Quelle: Fraunhofer IPA/Grafik: Andrine Theiss
Kein Fehler in der Matrix
Eine Serie von zehn Beiträgen wird sich in den kommenden Monaten der Matrixproduktion widmen. Daniel Ranke stellt dieses flexible, wettbewerbsfähige Produktionssystem, das Resilienz und Wandlungsfähigkeit erhöht, im Folgenden vor und zeigt, wie es helfen kann die Produktivität zu steigern.
Eine Aussage, die uns bei Projekten mit Industriepartnern häufig begegnet, ist: »Unser Produktportfolio ist ein bunter Blumenstrauß. Eigentlich kann der Kunde fast alles bestellen. Theoretisch sind das eine Million mögliche Varianten und praktisch sind wir nur knapp drunter, von dem, was auch bestellt wird.« Grundsätzlich freut diese Aussage jeden Vertriebler und gerade an deutschen Standorten möchte man seinen Kunden in Abgrenzung zur weltweiten Konkurrenz ein individuelles Angebot machen.
So weit so gut. Könnte man meinen. Doch leider wird diese Aussage meist durch folgende Anmerkung ergänzt: »Allerdings fordert die Masse an Varianten uns in der Produktion ziemlich heraus. Optimal läuft das nicht mehr. Wartezeiten, teure Investitionen werden unzureichend genutzt, häufiges Umplanen und dergleichen mehr. Aktuell sind wir nicht zufrieden, wie wir all die Varianten versuchen zu fertigen. Die Produktivität leidet.«
Unsere Aufgabe als Wissenschaftler ist es, unsere Industriepartner bei solchen Problemstellungen zu unterstützen und individuelle Lösungen zu finden, um eine variantenreiche Produktion weiterhin produktiv zu gestalten. Jedes Unternehmen ist dabei unterschiedlich, was eine zielgerichtete Gestaltung notwendig macht.
Anfangen umzudenken
Einen wichtigen Lösungsansatz, den wir einsetzen, um Produktion neu zu denken, ist die sogenannte Matrixproduktion. Die Matrixproduktion ist ein neuartiges Produktionssystem, das aus frei verketteten Prozessmodulen besteht, welche durch flexible Flüsse verbunden sind. Sie eröffnet neue Freiheitsgrade in der Produktion, steigert die Produktivität der einzelnen Ressourcen und eignet sich für eine variantenreiche Produktion. Sie wird bereits in Unternehmen unterschiedlicher Branchen umgesetzt.
Trotz bestehender Umsetzungen der Matrixproduktion finden sich immer noch Fragestellungen, wie die Umsetzung einfacherer und optimaler gestaltet werden kann. Fragestellungen sind zum Beispiel:
- Wie können Aufträge optimal durch das System gesteuert werden?
- Wie gliedert sich der Einsatz von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in das System ein?
- Was muss berücksichtigt werden, wenn das System für neue Herausforderungen umgebaut wird?
Diese und weitere Fragestellungen haben wir im Forschungsprojekt »Selbstlernende Steuerung einer technologieübergreifenden Matrixproduktion durch simulationsgestützte KI« (SE.MA.KI) betrachtet. Das Fraunhofer IPA hat dabei mit den Fraunhofer-Instituten IPT, IML, IST und IWU zusammengearbeitet. Der Fokus der entwickelten Lösungsansätze im Projekt liegt auf den Werkzeugen Simulation und KI. Diese eröffnen die Möglichkeit die Dynamik des Systems abzubilden, eine Vielzahl an Daten zu verarbeiten und optimale Ergebnisse abzuleiten. Der Mensch wird dabei entlastet, jedoch nicht grundsätzlich ersetzt. Die Matrixproduktion selbst gewinnt an Transparenz und mögliche Hürden für die Umsetzung sinken.
In den kommenden Monaten möchten wir hier auf interaktiv online unsere Ergebnisse vorstellen und zur Diskussion einladen. Themen im Spannungsfeld Matrixproduktion, Simulation und KI werden dabei sein: FTS, Rekonfiguration, Materialbereitstellung, Auftragssteuerung, automatisiertes Kommissionieren, Automatisierung variantenreicher Arbeitsvorgänge, Digitalisierung von 2D-Zeichnungen, automatisierte Prozesskontrolle und Prognose von Durchlaufzeiten.
Im ersten Beitrag der SE.MA.KI-Serie stellt Forscherin Lisa Charlotte Günther eine »Zuverlässige Durchlaufzeitprognose in der Matrix« vor.
Wir freuen uns auf den Austausch.
Serie zur Matrixproduktion
Eine Serie von Beiträgen beschäftigt sich auf interaktiv online mit der Matrixproduktion, einem flexiblen Produktionssystem, das Resilienz und Wandlungsfähigkeit eines Unternehmens erhöht. Erschienen ist in dieser Serie bereits:
- Zuverlässige Durchlaufzeitprognose in der Matrix von Lisa Charlotte Günther
- Automatisierte Prozesskontrolle in der Matrix von Hang Beom Kim und Timo Leitritz
- Selbstlernende Roboter – die matrixfähige Montagezelle von Arik Lämmle
- Prozessablauf zur Rekonfiguration von Matrix-Produktionssystemen von Michael Trierweiler
Dieser Artikel ist im Rahmen von »SE.MA.KI« (Selbstlernende Steuerung einer technologieübergreifenden Matrixproduktion durch simulationsgestützte KI) entstanden. Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt SE.MA.KI. wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Förderkennzeichen: L1FHG42421. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.
Ihr Ansprechpartner
M.Sc. Daniel Ranke
Mitarbeiter der Gruppe Montageplanung und datengetriebene -optimierung
Telefon: +49 711 970-1134