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

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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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Term

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LKW Wartezeit

Leergut Auswertung

0

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01.01.200200:00:00

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Fläc

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Pufferverlauf VollgutLeergut Auswertung

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²]

Pufferverlauf Vollgut

P V A u s w ert u ng

0

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1 0 0

1 5 0

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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

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Pufferverlauf LeergutP V A u s w ert u ng

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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: oezcan@ipa.fraunhofer.de

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�