Simulation als wesentlicher Bestandteil der Fabrikplanung und -optimierung

Am IIM werden seit Jahren Projekte im Themenbereich der Fabrikplanung durchgeführt. Während bei einigen langjährigen Kooperationspartnern bereits mehrfach Fabrikplanungs- und Optimie-rungsprojekte durchgeführt wurden, erfolgte im Jahr 2022 mit einigen Unternehmen zum ersten Mal eine Zusammenarbeit in diesem Kontext. Ein Novum war beispielsweise ein Planungsprojekt bei einem Unternehmen der Halbleiterindustrie.

Ein Trend der sich in den diesjährigen Industrieprojekten besonders bemerkbar machte, ist die steigenden Nachfrage und Akzeptanz bezüglich einer simulationsgestützten Planung und Optimie-rung gesamter Produktionsnetzwerke oder einzelner Fabriken. Zur Nachbildung von Produktions-systemen mit dynamischen Einflussgrößen (u.a. Bedarfsmengenschwankungen, Störungen) und komplexen internen Wechselwirkungen (wie bspw. in der Werkstättenfertigung - engl. „Job shop“) werden meist ereignisdiskrete Simulationen herangezogen.

Seit Jahren setzt das IIM die ereignisdiskrete Simulation in Fabrikplanungsprojekten zur Validierung geplanter Konzepte und zur Feinplanung ein

Das Simulationsmodell dient hier meist dazu, die zukünftigen Ressourcenauslastungen zu ermit-teln, die Durchlaufzeiten relevanter Produkte zu bestimmen und die Lager- und Bereitstellungsflä-chen zu dimensionieren. Aufgrund zunehmender Komplexität realer Produktionssysteme und der steigenden Vielseitigkeit der Projektinhalte – von der Neugestaltung einer Fabrik bis hin zu detail-lierten Optimierungsaufgaben in bestehenden Produktionssystemen - verändern sich neben der Detailtiefe der Planungsaufgaben auch die Anwendungsfelder der Simulation. Dies zeigt sich auch in den nachfolgenden drei Industrieprojekten, die wie so oft auch wieder spannende reale Use-Cases für unsere Masterabsolventen darstellten.

Ein 8-monatiges Projekt mit unserem neuen Partner Unicor GmbH zur Planung eines neuen Stand-ortstrukturkonzeptes auf der „Grünen Wiese“ konnte erst kürzlich abgeschlossen werden. Ziel war neben der Fabrikplanung, auch die gezielte Optimierung aktueller Montageprozesse. Mit Hilfe ei-nes Simulationsmodells konnten aktuelle Prozesse realitätsnah dargestellt, analysiert und optimiert werden, was zu einer signifikanten Reduktion der Durchlaufzeiten führte.

In Zusammenarbeit mit unserem Partnerinstitut IFT, unter der Leitung von Prof. Franz Haas, wurde bei Qualcomm Austria RFFE GmbH innerhalb eines 7-monatigen Industrieprojektes eine simulati-onsgestützte Planung einer Fertigungslinie für ein neuartiges Produkt durchgeführt. Auf Basis einer umfangreichen IST-Analyse der bestehenden Pilotlinie erfolgte die Konzipierung einer „hochska-lierten“ Fertigungslinie unter Berücksichtigung von Automatisierungsaspekten. Bereits in einer frü-hen Projektphase wurde das Planungsobjekt in einem Simulationsmodell nachgebildet. Dadurch konnte nicht nur die Planung eines auf fahrerlosen Transportsystemen basierenden Logistikkon-zeptes unterstützt werden, sondern auch Gestaltungsmöglichkeiten im Bereich der Produktions-planung und -steuerung getestet werden. Durch eine quantitative Bewertung von Gestaltungs-maßnahmen anhand von Zielgrößen, wie den Umlaufbestand (WIP) und Durchlaufzeiten, wurde das zukünftige Produktionssystem für unterschiedliche Mengenszenarien möglichst optimal konzi-piert.

Ebenfalls im Jahr 2022 standen bei unserem Industriepartner Palfinger AG einige Digitalisierungsini-tiativen an. In diesem Zusammenhang erfolgte gemeinsam mit dem IIM der erste Schritt in Rich-tung einer „Digitalen Fabrik“ am Standort Lengau. Ziel des Industrieprojektes war die Abbildung der Stahlbaufertigung mittels einer ereignisdiskreten Simulation. Neben der Machbarkeitsprüfung soll-ten mittels Simulation bereits erste Erkenntnisse zum Systemverhalten gewonnen werden. Im Fokus stand dabei die Ausarbeitung alternativer Produktionssteuerungsregeln zur Reduktion des WIP, um sowohl gebundenes Kapital als auch den Flächenbedarf innerhalb der Produktion zu redu-zieren. Außerdem konnten Maßnahmen getestet werden, um die Auswirkungen von Störfällen (z.B. Mitarbeiterausfälle) auf die Systemperformance gering zu halten. Es konnte gezeigt werden, dass auch ohne Erweiterung des Maschinenparks und ohne zusätzliche Produktionsschichten der maximale Systemoutput um ca. 10% erhöht werden kann.