Fabriklayout: Methode zur automatisierten Planung und Bewertung

Fabriklayouts lassen sich künftig automatisch generieren und bewerten. Wissenschaftler aus Hannover entwickeln derzeit ein Software-Tool, das Maschinen, Lagerflächen und Büroräume optimal anordnet. Damit können Unternehmen nicht nur Zeit und Geld sparen, sondern auch bessere Ergebnisse erzielen als mit einer manuellen Planung.

Eine neue Fabrik zu planen oder eine Produktionsstätte umzugestalten ist äußerst aufwendig. Allein für die Suche nach dem optimalen Layout, also der bestmöglichen Anordnung aller Maschinen, Lager und Büroräume, müssen sich Unternehmen bisher mehrere Wochen Zeit nehmen. Die Layoutplanung erfolgt in aller Regel manuell: Fabrikplanungsexperten teilen die Fabrik in einzelne Bereiche auf – beispielsweise für den Wareneingang, die Montage, das Fertigteilelager und vieles mehr – und ordnen diese Bereiche auf dem Grundriss an. Dafür nutzen sie entweder einen Grundriss auf Papier oder einen digitalen Grundriss in einer Planungssoftware.

Die manuelle Layoutplanung ist äußerst zeitaufwendig und doch bisher nicht zu ersetzen. Zwar existieren bereits Möglichkeiten, Fabriklayouts am Computer zu generieren, optimale Ergebnisse sind damit aber noch nicht möglich. „Mit den bisherigen Methoden lassen sich Fabriklayouts nur sehr einseitig optimieren“, sagt Paul Aurich, Projektingenieur am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH. Optimiert werde meist nur die Transportintensität, die Fabrikbereiche würden also so angeordnet, dass die Wege möglichst kurz sind. Andere Aspekte würden dabei außer Acht gelassen. „Das kann dazu führen, dass sich der Meeting-Raum in Hörweite einer lärmenden Fräsmaschine befindet oder die manuelle Montage in der dunkelsten Ecke der Fabrik platziert wird“, so Aurich.

Im Forschungsprojekt „MeFaP“ will das IPH jetzt eine ganzheitliche Methode zur automatisierten Layoutplanung entwickeln. In den kommenden beiden Jahren, also bis Ende 2019, wollen die Forscher eine Software entwickeln, die erstmals mehrere Aspekte in die Layoutplanung einbezieht und dadurch praxistaugliche Fabriklayouts erzeugt. Im Vergleich zur manuellen Planung ließe sich damit viel Zeit sparen – bei ähnlich guten oder sogar besseren Ergebnissen.

Der Nutzer muss in die Software zunächst das sogenannte Raumbuch eingeben, also eine detaillierte Bestandsaufnahme der Fabrik mit sämtlichen Maschinen, Lagerflächen, Büros und Meetingräumen. Diese Daten müssen bei jedem Fabrikplanungsprojekt sehr detailliert aufgenommen werden und bieten ohnehin die Grundlage für die manuelle Planung. Anschließend kann der Nutzer festlegen, welche Kriterien ihm am wichtigsten sind: Soll die Fabrik möglichst wandlungsfähig sein oder der Materialfluss möglichst effizient? Sind kurze Wege wichtiger oder ein geringer Energiebedarf?

Anschließend erzeugt die Software viele verschiedene Fabriklayouts und bewertet diese nach den zuvor definierten Kriterien. Eine Software zur automatisierten Fabrikbewertung hat das IPH bereits im Vorgängerprojekt „QuamFaB“ entwickelt. Diese Algorithmen wollen die Forscher jetzt nutzen, um aus den automatisch generierten Layouts die besten auszuwählen.

Der große Vorteil der automatisierten Layoutplanung: „Eine Software kann in kürzester Zeit viel mehr mögliche Lösungen betrachten und objektiv bewerten, als ein Mensch überblicken kann“, sagt Aurich. „Deshalb vermuten wir, dass die Software auch bessere Ergebnisse liefert.“ Fabrikplaner müssten sich dann nur noch um die Details kümmern, die sogenannte Feinlayoutplanung. Das erleichtert und beschleunigt die Fabrikplanung enorm – auch am IPH. Seit fast 30 Jahren plant das Institut Fabriken für Industrieunternehmen, unter anderem für Bahlsen, Weserland oder Weinig Grecon.

Firmen, die sich für die automatisierte Layoutplanung interessieren, können sich noch am Forschungsprojekt beteiligen. Gesucht werden nicht nur Partner mit Fabrikplanungs-Knowhow, sondern auch produzierende Unternehmen, die die Software testen wollen und dafür Daten bereitstellen können. Das erste Projekttreffen wird voraussichtlich Ende April 2018 stattfinden.

Bild: Automatisierte Fabrikbewertung: Das IPH hat bereits eine Software entwickelt, die unterschiedliche Layoutvarianten schnell und objektiv miteinander vergleicht. (Foto: IPH)

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