Wissenschaftlicher Newsticker Mai 2019
Eignung modellhafter Abbildungen der Fertigungsteuerung für die umsetzungsorientierte Fabrikplanung eine Existenzberechtigung für die physische Modellbildung
Mai 2019 Modellierte Systemzustände zur Auftragssteuerung in der Industrie dienen in aller Regel der expliziten Darstellung grundlegender Geschäftsprozesse. In den letzten Jahren haben sich, nicht zuletzt getrieben durch immer leistungsfähigere EDV-Systeme, umfängliche Abbildung von Produktionsstrukturen in virtuellen Systemen durchgesetzt. Grenzen virtueller Welten für den Fabrikplaner eröffnen sich nach wie vor bei nicht bzw. schwer gegenständlicher, also nicht geometrischen Darstellungsformen bzw. Optimierungsaufgaben, welche beispielsweise in der Fertigungssteuerung zu finden sind. Da bei solchen Optimierungsvorhaben in aller Regel fachspezifisch übergreifende Lösungen zwingend erforderlich sind, ist hier der integrative beteiligungsorientierte Ansatz zur Lösungsfindung unerlässlich. Von den Magdeburger Forschern wurde eine Vorgehensweise entwickelt, die aus einem abstrahierten physischen Modells einer Produktion als Basis des beteiligungsorientierten Ansatzes sowie der darauf aufbauenden expertengeführten Systemauslegung besteht.
Modellierte Systemzustände zur Auftragssteuerung in der Industrie dienen in aller Regel der expliziten Darstellung grundlegender Geschäftsprozesse. In den letzten Jahren haben sich, nicht zuletzt getrieben durch immer leistungsfähigere EDV-Systeme, umfängliche Abbildung von Produktionsstrukturen in virtuellen Systemen durchgesetzt. Hier seien in der Fabrikplanung z.B. virtuelle Planungsumgebungen zur Anordnungsoptimierung der Betriebsmittel genannt. Zumeist sind solche Systeme, wie z.B. der virtuelle Fabrikplanungsarbeitsplatz Factotum, immer noch durch expertenorientierte und fallspezifische Anwendungen geprägt. Die Forscher des IAF verwenden modellbasierte Simulationen in aller Regel zur Falsifizierung von anwendungsorientierten Lösungen auf der Basis virtueller, dynamischer Darstellungen.
Grenzen virtueller Welten für den Fabrikplaner eröffnen sich nach wie vor bei nicht bzw. schwer gegenständlicher, also nicht geometrischen Darstellungsformen bzw. Optimierungsaufgaben, welche beispielsweise in der Fertigungssteuerung zu finden sind. Da bei solchen Optimierungsvorhaben in aller Regel fachspezifisch übergreifende Lösungen zwingend erforderlich sind, ist hier der integrative beteiligungsorientierte Ansatz zur Lösungsfindung unerlässlich. Vor dem Hintergrund unterschiedlicher artspezialisierter Einflussgrößen auf die Fertigungssteuerungslogik eröffnet sich hier die Notwendigkeit eines gemeinsamen Verständnisses aller beteiligten Fachdisziplinen zur Lösungserarbeitung.
Gerade im Bereich der Auftragsteuerung, also des operativen Abgleiches von Kapazitätsangebot und nachfrage, sind die Einflussfaktoren auf Produktionssysteme nicht nur nahezu unendlich, vielfach auch fachspezifisch priorisiert. Als grundlegende Erfolgsfaktoren für eine erfolgreiche Interventionslogik zur Fertigungssteuerung steht eine gewerkeübergreifende Zielsetzung außer Frage. Diese bedingen jedoch zwangsweise eine einheitliche Abbildung grundsätzlicher Sachzusammenhänge als Gestaltungsrestriktionen für die Fertigungssteuerung an sich für alle Projektbeteiligten. Auf Grund der Vielzahl von unterschiedlichen Einflussfaktoren mit nahezu unendlichen Wirkzusammenhängen kommt hierbei der modellhaften Abbildung grundlegender Sachzusammenhänge entscheidende Bedeutung bei. Dabei sind zwei notwendige Eigenschaften der Modellbildung für den Erfolg von Maßnahmen notwendig:
- Reduzierung der Funktionsweise des Produktionssystems auf wenige aber grundlegende Wirkzusammenhänge
- Transferierbarkeit der Wirkzusammenhänge des Modelles als Lern- und Experimentiersystem für die Beteiligten unterschiedlicher Fachdisziplinen
Wichtig ist somit die Herausarbeitung grundlegender Sachzusammenhänge der aktuellen Handlungsroutinen vor dem Hintergrund damit verbundener Betriebszustände. Wie schon zuvor erwähnt, gilt hierfür, wenige aber systemrelevante Wirkzustände zu erfassen, da diese in aller Regel auch dem notwendigen Lerncharakter industrieller Veränderungen Rechnung tragen. Für solche Vorgehensweisen hat sich der kombinierte Einsatz physischer und EDV-gestützter Modellierung bewährt. Insbesondere maximal reduzierte physische Modelle bilden eine gute Wissensgrundlage zur experimentellen Erfassung wesentlicher fachbereichsübergreifender Einflussfaktoren auf die zu gestaltenden Prozesse und sind unverzichtbar für den Projekterfolg. In einer Reihe anwendungsorientierter Forschungsvorhaben unterschiedlicher Branchen (Metallbau, Holzbau) zeigte sich eben dieses Vorgehen als besonders zielführend, führt es den beteiligungsorientierten Gestaltungsansatz sehr gut mit der expertenorientierten Ausgestaltung zusammen. Zudem gilt das physische Modell als Basis und regulative Vorgabe zum Aufbau der späteren Simulation.
Bild 1: physisches Grundmodell
Bild 1 zeigt zum einen das abstrahierte physische Modell einer Produktion als Basis des beteiligungsorientierten Ansatzes, welches zu einem umfassenden gemeinsamen Verständnis aller Beteiligten für die - zum Teil historisch begründeten - Sachzusammenhänge geführt hat. Hierauf aufbauend wurden dann die gemeinsamen Änderungsnotwendigkeiten, nicht zuletzt durch die stringente Zusammenfassung wesentlicher Einflussfaktoren erfolgreich umgesetzt. Im Bild 2 ist die darauf aufbauende expertengeführte Systemauslegung, selbstverständlich mit weiteren Einflussfaktoren abbildend, entwickelt und umgesetzt dargestellt.
Bild 2: Simulationsmodell eines Teilsystems
Zusammenfassend kann resümiert werden, das besonders hinsichtlich der in der Praxis notwendigen Zielerfüllung die stringente Reduzierung auf wenige aber explizit systemcharakterisierende Einflussgrößen sehr nützlich ist. Das damit erlangte gemeinsame Grundverständnis aller beteiligten Fachgewerke führt zu einer effizienten gemeinsamen Interventionslogik, welche zum einen durch das physische Modell auf Sinn- und Zielhaftigkeit geprüft wird, zum anderen durch das ergänzende Simulationsmodell auf Wirtschaftlichkeit abgeprüft wird. Einen besonderen Mehrwert bietet dieses Vorgehen durch seine nachhaltige Wirkungsweise auf die zukünftigen Unternehmensstrukturen mit ihrer fachspezifischen Neuauslegung. Es wirkt noch lange als Bindeglied gemeinsamen Handelns nach. Dieses betrifft - und das ist besonders für den mitteleuropäischen Raum wichtig - auch das gemeinsame Wirken der Tarifparteien zur Findung einer optimalen Lösung aller, werden doch insbesondere durch das physische Modelle, wesentliche Sachzusammenhänge als langfristiger Handlungsleitfaden verankert.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Ulf Bergmann, Dipl.-Ing. Gerd Wagenhaus