Vollautomatischer Fertigungsleitstand
Was wäre, wenn ein Fertigungsleitstand nicht nur Aufträge visualisiert, sondern die Produktion permanent selbst plant? Wenn Digitale Zwillinge verfügbare Maschinen, aktuelle Produktionszustände, Termine und Ressourcen berücksichtigen und auf Veränderungen unmittelbar reagieren? Genau daraus entstand unsere Idee eines vollautomatischen Fertigungsleitstands.
Bernhard Rohe
Geschäftsführender Gesellschafter ViewSystems
„Unsere Digitalen Zwillinge der Maschinen müssen doch eigentlich auch ihre Aufträge selbst planen können“.
Dieser Satz fiel vor einiger Zeit in einem Smart-Factory-Meeting mit dem Technischen Leiter eines unserer Konzernkunden. Die Idee ließ uns nicht mehr los. Kurze Zeit später kam der erste Prototyp unseres vollautomatischen Fertigungsleitstands zum Einsatz.
Inzwischen haben wir das Konzept konsequent weiterentwickelt.
Der Fertigungsleitstand berücksichtigt nicht nur Fertigungsaufträge und Maschinen, sondern auch die Verfügbarkeit benötigter Ressourcen und Aggregate. Vor allem aber folgt er einem anderen Grundgedanken als klassische Planungssysteme:
Die Planung wird nicht immer wieder neu aufgestellt. Sie läuft permanent und reagiert unmittelbar auf Veränderungen in der realen Produktion.
Was unterscheidet den vollautomatischen Fertigungsleitstand von klassischen Planungssystemen?
Automatische Planung statt manueller „Schieberei“
Leitstände in ERP- oder MES-Systemen sind häufig auf manuelle Eingriffe des Fertigungsplaners ausgerichtet. Unser Ansatz basiert dagegen auf Regeln, die die individuellen Anforderungen der Produktion abbilden. Änderungen in der Planung werden automatisch verarbeitet.
Die Fertigungsplaner müssen Aufträge dadurch nicht permanent von Hand verschieben. Sie können sich auf die wesentlich wichtigere Aufgabe konzentrieren: die Regeln und Produktionsprozesse zu optimieren.
Prozessdesigns statt ausschließlich Arbeitsplänen und Stücklisten
Der Fertigungsleitstand arbeitet mit eigenen, lernbaren Prozessdesigns nach dem Prinzip Input – Process – Output. Sie enthalten die Informationen, die für die reale Durchführung eines Produktionsprozesses relevant sind.
ERP-Daten bleiben dabei wichtige Eingangsinformationen. Die eigentliche Planung kann jedoch wesentlich stärker berücksichtigen, wie tatsächlich produziert wird.
ERP-Aufträge werden zu Anforderungen an die Produktion
Die Smart-Factory-Plattform von IndustryView SF – zukünftig ViewSystems Factory Designer – betrachtet einen ERP-Fertigungsauftrag zunächst als Anforderung: Welcher Artikel wird in welcher Menge zu welchem Termin benötigt?
Aus diesen Anforderungen erzeugt die Produktionslogik die tatsächlich erforderlichen Fertigungsaufträge. Dabei können beispielsweise Abrufpositionen sinnvoll zu Fertigungslosen zusammengefasst und die realen Gegebenheiten der Produktion berücksichtigt werden.
Individuelle Planungsregeln statt starrer Algorithmen
Die Planungslogik lässt sich über Workflow-Algorithmen an die jeweilige Produktion anpassen. Über definierte Schnittstellen können darüber hinaus eigene Algorithmus-Bausteine eingebunden werden, beispielsweise für besondere Regeln einzelner Fertigungsfamilien.
Damit lassen sich auch Ausnahmen und Produktionsprozesse berücksichtigen, die mit einer Standardlogik nur schwer abzubilden wären.
Natürliche Regeln für die Terminierung
Die Grundregeln können erstaunlich einfach sein:
Das Dringendste zuerst. Freie Kapazitäten möglichst sofort nutzen.
Diese Regeln lassen sich jedoch verändern und durch weitere Bedingungen und Prioritäten ergänzen. Entscheidend ist, dass die Planungslogik zur tatsächlichen Produktionsstrategie des Unternehmens passt.
Der Fertigungsleitstand kennt die Realität
Durch die Verbindung mit den realen Maschinen kennt das System Veränderungen, die für die Planung relevant sind. Eine Störung kann zu einer Verzögerung führen. Eine höhere Produktionsgeschwindigkeit kann dagegen zusätzliche Kapazität schaffen.
Damit basiert die Planung nicht nur auf statischen Vorgaben, sondern zunehmend auf dem tatsächlichen Zustand der Produktion.
Permanente Planung statt „Neuaufwurf“
Das ist einer der wesentlichen Unterschiede unseres Ansatzes.
Der Planungsalgorithmus läuft permanent. Neue Anforderungen, geänderte Mengen, Störungen, verfügbare Kapazitäten oder Veränderungen der Produktionsgeschwindigkeit werden verarbeitet, sobald sie bekannt werden.
Einen klassischen „Neuaufwurf“ der gesamten Planung gibt es nicht.
Der Fertigungsleitstand passt den bestehenden Plan kontinuierlich an die Realität an. Genau hier spielen Digitale Zwillinge ihre Stärke aus: Der digitale Zustand der Produktion und die reale Produktion entwickeln sich gemeinsam weiter.
Serienfertigung und Einzelfertigung
Der Ansatz eignet sich sowohl für die Serien- als auch für die Einzelfertigung.
In der Einzelfertigung bewegen sich Produktionseinheiten entlang ihrer individuellen Prozessfolge durch den Betrieb. In der Serienfertigung können beispielsweise Behälter oder Lose von Station zu Station weitergegeben werden.
Der Fertigungsleitstand berücksichtigt diese Zusammenhänge bei der Planung. Dadurch lässt sich beispielsweise vermeiden, dass einzelne Behälter übersehen werden oder unnötige zusätzliche Rüstvorgänge entstehen.
Die Rolle des Fertigungsplaners verändert sich
Vollautomatische Fertigungsplanung bedeutet nicht, dass der Fertigungsplaner überflüssig wird. Seine Aufgabe verändert sich.
Statt bei jeder Veränderung Aufträge manuell zu verschieben, definiert und optimiert er die Regeln, Prioritäten und Rahmenbedingungen, nach denen die Digitalen Zwillinge planen.
Der Mensch optimiert damit zunehmend das Planungssystem, anstatt jeden einzelnen Planungsvorgang selbst auszuführen.
Vom IndustryView SF zum Factory Designer
Der vollautomatische Fertigungsleitstand ist Teil unserer Smart-Factory-Entwicklung. Die dafür entstandenen Konzepte entwickeln wir heute mit ViewSystems Factory Designer weiter.
Dabei verfolgen wir einen übergeordneten Gedanken: Maschinen, Prozesse und Produktionsressourcen werden als miteinander verbundene Digitale Zwillinge abgebildet. Aus ERP-Anforderungen, Prozesswissen und aktuellen Produktionsdaten entsteht so eine Planung, die sich permanent an die tatsächliche Situation der Produktion anpassen kann.
Wie sieht der ideale Fertigungsleitstand aus?
Genau solche Fragen diskutieren wir in unserer LinkedIn-Gruppe „Die ideale Produktion – Digitale Zwillinge & KI“. Dort entwickeln wir gemeinsam mit Praktikern Ideen dafür weiter, wie Digitale Zwillinge, KI und automatisierte Planung die Produktion verändern können.