Digitale Planung derProduktion und Logistikschafft Transparenz
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
Dipl.-Ing. A. ÖzcanAbteilung Engineering-IT
Stuttgart, Februar 2005
! Einleitung
! Projektbeispiel
! Vorgehensweise bei der Einführung derDigitalen Fabrik
! Zusammenfassung
Inhalt
Was sind die Treiber der Digitalen Fabrik?
ProduktkomplexitätVariantenvielfalt
Outsourcing /Veränderung derWertschöpfungsanteile
Konsolidierungstrends
! Beherrschen der Komplexität(Reduzierung des Planungsaufwands)
! Automatisierung und Standardisierung derPlanungsprozesse
! Beherrschen der zunehmendenSchnittstellenkomplexität
! Beherrschen des Kommunikations- undIntegrationsaufkommens
! Globale Produktionsplanungs- undProduktionsstrategien
! Stringentes Kosten- undProjektmanagement
Was sind die Ziele der Digitalen Fabrik?
Digitales Produkt
Digitale Fabrik
Ziele der Digitalen Fabrik:
Optimierung von:!Entwicklungs-/Planungszeit
!Entwicklungs-/Planungskosten
!Entwicklungs-/Planungsqualität
!Absicherung des Ramp-up
Durch:!Durchgängiges
Datenmanagement
!Simultane Produkt- undProduktionsentwicklung
!Frühzeitige Berücksichtigung vonProduktionsanforderungen in derEntwicklung
Funktionen und Elemente der Digitalen Fabrik
Logistikprozess
Produktentstehungs-prozess
... Zulieferung Produktion Auslieferung After Sales
Entwicklung
Planung
Hauptfokus der Digitalen Fabrik
Logistikprozess
Produktentstehungs-prozess
... Zulieferung Produktion Auslieferung After Sales
Entwicklung
Planung
Hauptfokus der Digitalen Fabrik
Eingesetzte Methodenund Werkzeuge:
! Prozessplanung
! Materialflussplanung
! Visualisierung
! Layout-Erstellung
! Work Cell Simulation
! Technologie-/Fertigungssimulation
! Ergonomie
! Kostenkalkulation
! Integration
! Collaboration
! Workflow Management
! Wissensmanagement
Funktionen:
Architektur:
Welchen Nutzen hat die Digitale Fabrik?
weniger Änderungen neueInteraktionsformen (VR) weniger Fehlerbehebung
Aufgabenerfüllung
Planungsqualität PlanungsaufwandPlanungszeit
Aufgabenerfüllung
Planungsqualität PlanungsaufwandPlanungszeit
schnellereKommunikation
Erweiterbarkeit alsPlanungsprämisse
Automatisierung von Planungsaufgaben
Wiederverwendbarkeit
frühzeitige Erkennungpotentieller Probleme
geringere Antwort- undBearbeitungszeitbessere Dokumentation
durch einheitlicheDatenformaten
bessererDatenaustausch mit
Lieferanten
Standards stattIndividualität in der Plan.
Wissensspeicher
höherePlanungssicherheit
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Hauptaufgabe der Versorgungsplanung ist die Planung von Versorgungsketten ineiner Supply-Chain
Aufgaben im Einzelnen:
! Ermittlung der optimalen Belieferungsform (JIT/IS)! Sicherstellung der Materialversorgung
(�zur richtigen Zeit am richtigen Ort in der richtigenMenge und Sequenz�)
! Ermittlung des Kapazitätsbedarfs (Personal,Flächen, Frachtträger, Behälter)
! Ermittlung der Logistikaufwände und -kosten! Kommunikation der optimalen Lieferform mit
Lieferanten! Kommunikation des optimalen Lagerorts mit
anderen Abteilungen
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Versorgungsplanung
Ziel:Gestaltung optimalerVersorgungsszenarien
Planungssituation heute:
! Integrierte Planung, Optimierung, Visualisierung und Verwaltung von Versorgungsprozessen
! Ermittlung der Logistikkosten verschiedener Versorgungsszenarien
! Durchgängige Standardisierung der Planungsprozesse, damit Optimierung des Gesamtsystems
Ziel: Einsatz der Digitalen Fabrik für die integrierte Versorgungs- und Fabrikplanung
KalkulierteRessourcen Fabrikplanung
Struktur-verträglichkeit
Anteil der hochvolumigen undvarianten-reichen Teileumfänge steigt,dadurchsteigende Planungskomplexität
Die verfügbare Zeit für dieLogistikplanung wird geringer Dynamisches
Planungsumfeld durchProdukt- und Pro-
duktionsreife-prozess
Planungs- umfeld
Ziel:Einplanung der Logistik-flächen im Werkslayout
" unzureichende Reaktionsfähigkeit des Planers auf Änderungen von Planungsgrößen
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Vorgehensweise (1): Erstellung eines Fachkonzept
Planungsmodell Planungsmodule
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Vorgehensweise (2):Erstellung des IT-Konzepts auf Basis markgängiger Digitale- Fabrik-Werkzeuge
Logistikbibliothek
Berechnungslogik
Systemarchitektur
Planungs-workflow
! Benutzung unterschiedlicher Werkzeugeauf verschiedenen Planungsebenen
! Zentrale Datenhaltung über einegemeinsame Integrationsplattform
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Vorgehensweise (3):Umsetzung des Konzepts und Piloteinsatz
Teile-anlieferung
Vordachund Vorlauffläche
Verbau der Teile
Teile-anlieferung
Vordachund Vorlauffläche
Verbau der Teile
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
Term
inab
wei
chun
g [S
ek]
LKW Wartezeit
0
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LKW Wartezeit
Leergut Auswertung
0
50
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200
250
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350
400
450
500
31.12.200119:12:00
01.01.200200:00:00
01.01.200204:48:00
01.01.200209:36:00
01.01.200214:24:00
01.01.200219:12:00
02.01.200200:00:00
02.01.200204:48:00
02.01.200209:36:00
Fläc
henv
erla
uf [m
²]
Pufferverlauf VollgutLeergut Auswertung
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Fläc
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²]
Pufferverlauf Vollgut
P V A u s w ert u ng
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
3 1. 12 . 20 0119 :1 2 :0 0
0 1 .0 1. 20 020 0: 00 :0 0
01 .0 1 .2 0 020 4 :4 8: 0 0
0 1. 01 .2 00 209 :3 6 :00
0 1. 01 .2 0 0214 :2 4 :0 0
0 1 .0 1. 20 0 21 9: 12 :0 0
02 .0 1. 2 00 20 0 :00 : 00
02 . 01 .2 0 020 4 :4 8 :0 0
0 2 .01 .2 0 020 9: 36 :0 0
Flä
ch
enve
rlau
f
Pufferverlauf LeergutP V A u s w ert u ng
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Flä
ch
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Pufferverlauf LeergutZentraleDaten-
verwaltung
Planungs-Workflow
Integrierte Analyse:
! Logistikketten- Prozesse & Abläufe- Transportmengen- Transportfrequenzen
! Layout (grob-fein)- Lagerort; Flächenbedarf- Materialfluss
! Ressourcen (grob-fein)- Behälterdurchsatz- Ressourcenbedarf
! Logistikkosten- Transport, Lagerung, Handling- Gesamtkosten der
Logistikketten
Durchgängige Planung von derLogistikkette bis zum Feinlayout ineinem IT-System
Erzielte Ergebnisse:Integrierte Planung von
! Belieferungsform pro Teileumfang
! Inner- u. überbetriebliche Transport
! Behälterumlauf
! Materialfluß und -optimierung
! Layout (sowohl Grob- wie Feinlayout)
! Bandbereitstellung
! Logistikkosten
! Invest und Budget
! Regalkapazitäten bei Lagern
Nutzen:
! weniger Personalaufwand für dieVersorgungsplanung
! reduzierte Planungsrekursionen " kürzere Planungszeiten
! Steigerung der Planungsqualität und -sicherheit " weniger Gesamtlogistikkosten in Summe
! einheitliche Kostenbewertungsmethode, " Varianten sind absolut vergleichbar
! Durchgängigkeit in der Planung von derProzessgestaltung bis zur Fabrikplanung
Projektbeispiel: Digitale Planung von Versorgungskonzepten
Durch den integrierten Einsatz von Planungswerkzeugen konnte eine Verbesserungder Planungsergebnisse erzielen
Vorgehensweise bei der Einführung der Digitalen Fabrik
Systematische schrittweise Einführung der Digitalen Fabrik, zugeschnitten auf diejeweiligen Bedürfnisse im Unternehmen:
Phase Planungs-prozesse
DatenakquiseDatenintegration
Methoden/Werkzeuge Organisation
Gesamt-Konzeptions-
phase
Roll- OutUmsetzungs-
phase Umsetzung
Gesamtkonzeption
Umsetzungsplanung
Kosten / Nutzen Gesamtkonzept
Vorplanung(Lastenheft)
Durchführung Piloten (Erfolgsstory)Pilotphase
Konzeption des Piloten
Zieldefinition
Bedarfsplanung
IST- und Potentialanalyse
Kosten / Nutzen des Piloten
Vorgehensweise bei der IST- und Potenzialanalyse, Zieldefinition undBedarfsplanung
! Ermittlung der Potenziale der heutigen Planung
! Definition des groben Prozesses mit Digitaler Fabrik
! Grobes Pflichtenheft für das Planungssystem (Ableiten von Anforderungen an das System)
Analyse der IST-Infrastruktur "Aufwand zur Realisierung & " Qualität der Infrastruktur
Analyse der IST-Planung " Aufwand zur Planung " Qualität der Planungs- durchführung
Analyse IST-Infrastruktur von
Kriterien- katalog
Anf
orde
rung
en
Erfü
llung
sgra
de
ErarbeitungKriterienkatalog
Auswertung derneuen Infrastruktur
Aufbau neueInfrastruktur
Anwendung derneuen Infrastruktur
Vorgehensweise bei der Konzeption des Piloten
Vorgehensweise:! Auswahl eines geeigneten Planungsprojektes für den Piloten
- Zurückliegendes Planungsproblem vs. Aktuelles Planungsproblem- Auswahl der geeigneten Komplexität
! Gegenüberstellung der Systemfunktionalität bestehender Systemezum groben Pflichtenheft- Standardfunktionalitäten <-> Anpassungsaufwand- Systemvorauswahl
! Definition der Zielsetzung und Rahmenbedingungen für denPiloten- Was wird mit dem System geplant, was wird angebunden?
Ergebnis:! Projekt- und Systemauswahl für den Piloten! Lastenheft für den Piloten
Zusammenfassung
Digitale Planung der Produktion und Logistik ermöglicht eine deutlicheVerbesserung der Transparenz in der Planung durch..
..Beschleunigung des Planungsvorgangs:! Konfiguration aus vorhandenem Baukastensystem! Integrierter Werkzeugeinsatz! Durchgängige Datenhaltung
(Wegfall der Konvertierung von Datenformaten)! Vereinfachte, direkte Kommunikation zwischen
Planungspartnern
..Planungsabsicherung:! Weniger Planungsfehler durch Absicherung der
Planungskonzepte durch Simulation! Verringerung des Änderungsaufwands! Kürzerer Time-to-volume durch Steigerung der Planungsqualität
und -sicherheit
Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dipl.-Ing. A. ÖzcanFraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)Abteilung Engineering-IT
Nobelstraße 1270569 Stuttgart
Telefon: +49 (711) 970-1982Fax: +49 (711) 970-971982E-Mail: [email protected]
Kernthemen der Abteilung Engineerig-IT:
! Digitale Fabrik! Virtuelle Realität! Virtuelle Anlagenprojektierung! Fabrikplanung und Simulation
StrukturierteDatenbasis
Integrations-
plattform
Prozess-Simulation
CAD
Daten-analyse
3-D-Visualisierung
Materialfluss-Simulation
VR/AR DMU
Laser-scanning
Planungsprozess-schicht
Werkzeug-schicht
Methoden-schicht
Datenkern
IPA-Studie �Stand der DigitalenFabrik bei kleinen undmittelständischen Unternehmen�