Digitale Fabrik

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Fokus der Digitalen Fabrik ist die Produktionsplanung
Ebenen der Digitalen Fabrik, Fraunhofer IPA, Stuttgart

Die Digitale Fabrik wird definiert als ein „[…] Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen und Methoden unter anderem der Simulation und 3D-Visualisierung. Ihr Zweck ist die ganzheitliche Planung, Realisierung, Steuerung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen in Verbindung mit dem Produkt.“[1]

Die Grundlagen der Digitalen Fabrik werden in der VDI-Richtlinie VDI 4499 Blatt 1:2008-02 definiert.

Einerseits wird unter der digitalen Fabrik ein Abbild der realen Fabrik verstanden, um die darin ablaufenden Prozesse visualisieren, simulieren und damit besser verstehen zu können. Andererseits wird die digitale Fabrik als die Gesamtheit aller Mitarbeiter, Softwarewerkzeuge und Prozesse, welche zur Erstellung der virtuellen und realen Produktion notwendig sind, definiert.

Weiterhin muss zwischen den Werkzeugen und Methoden der digitalen Fabrik und der Vision der virtuellen Produktion beziehungsweise der Virtuellen Logistik getrennt werden [2].

Die virtuelle Produktion bezeichnet die „[...] durchgängige, experimentierfähige Planung, Evaluation und Steuerung von Produktionsprozessen und -anlagen mit Hilfe digitaler Modelle.“ [3] Der Begriff der Virtuellen Logistik umschreibt die softwareunterstützte Planung logistischer Prozesse und Strukturen [4].

Wirkungsbereich der Digitalen Fabrik ist die Produktionsplanung-Phase innerhalb des Produktlebenszyklus. Während dieser Phase werden die Haupt-Betriebskosten-Blöcke festgelegt.

Ihr Zweck ist die ganzheitliche Planung, Realisierung, Steuerung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen in Verbindung mit dem Produkt (z. B. Kraftfahrzeug, Flugzeug).

Mit den Methoden der digitalen Fabrik wird der Tätigkeitsbereich zwischen der Produktentwicklung und der Produktionssteuerung geschlossen.

Dabei besteht die digitale Fabrik nicht nur aus Software. Die digitale Fabrik muss im Gesamtkontext des Unternehmens gesehen werden und lässt sich so in vier Ebenen der Digitalen Fabrik gliedern:

  • Datenbasis/Datenkern,
  • Integrationsplattform,
  • Werkzeuge,
  • Organisation und Planungsworkflow.

Ziel der digitalen Fabrik ist es, bewährte Methoden, Prozesse und Betriebsmittel so zu standardisieren, dass sie bei einem anderen Produkt oder beim Nachfolgemodell als Planungsbausteine wieder verwendet werden können. Hierfür ist in der Regel eine Überarbeitung der bestehenden Prozesse und der Organisation notwendig.

Stoßrichtungen der digitalen Fabrik[Bearbeiten]

Bei der Prozessneugestaltung sollte auf die vier Stoßrichtungen der digitalen Fabrik:

  • die gemeinsame Datenbasis zur Reduzierung redundanter Daten,
  • die Standardisierung von Prozessen, Ressourcen sowie Betriebsmitteln,
  • die konsequente Abklärung von Aufgabe, Kompetenz und Verantwortung über die Prozesskette in einen gewerkübergreifenden integrierenden Prozess, sowie
  • die Möglichkeiten zur Automatisierung

geachtet werden.

Aufgaben der digitalen Fabrik[Bearbeiten]

Aufgaben der digitalen Fabrik sind unter anderem:

  • Übernahme der Produktplanungsdaten,
  • Prozesszeitenplanung,
  • Planung der Produktionsprozesse,
  • Planung der Betriebsmittel (Konstruktionsvorschlag,Festlegung Anzahl),
  • Einsatzfaktorplanung,
  • Layoutplanung des Werks und der Arbeitsplätze,
  • Kostenbewertung, sowie
  • Absicherung der Planungsergebnisse,
  • Übergabe der Planungsdaten an den Betrieb.

Mehrwert der digitalen Fabrik ist nicht nur, dass Kosten beim Einkauf von Teilen und Anlagen gesenkt werden, sondern bietet auch erhebliche Vorteile hinsichtlich Wartung, Flexibilität und Zuverlässigkeit. Dabei werden Routinetätigkeiten der Planung an die Software übertragen.

Alle Prozessbeteiligten der Planung erledigen ihre Aufgaben am Rechner und werden durch Workflows vernetzt. Es werden zu festgelegten Zeitpunkten die Fortschritte im Planungsprozess messbar gemacht. Das sichert die Verfügbarkeit der gewünschten Daten zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Detaillierung und im richtigen Kontext.

Alle relevanten Planungsdaten (Produkt, Prozess, Ressource) werden von den beteiligten Bereichen nur einmal erfasst und von einer Datenbank verwaltet. Sie sind für jeden Planer, in Zukunft auch für Zulieferer, Ausrüster und Dienstleister, stets in der aktuellen Form verfügbar. Kernziel ist es, die Daten bei neuen Modellen sehr früh nutzen zu können, etwa um eine Kostenabschätzung zu treffen.

Jedoch hat sich die digitale Fabrik stand heute (Mitte 2006) nicht flächendeckend in der produzierenden Industrie als Planungssystem durchgesetzt. Bislang vertrauen lediglich Großunternehmen auf die neue Technologie. Gründe hierfür liegen an zu hohen Kosten und dem unklaren Nutzen. Weiterhin mangelt es im operativen Tagesgeschäft in vielen Bereichen an der notwendigen Anwenderakzeptanz.

Voraussetzung für den Erfolg der digitalen Fabrik ist die uneingeschränkte Unterstützung des gesamten Führungsmanagements und die Handhabung der DF als Firmenphilosophie.

Einige Beispiele für Anwendungen der Digitalen Fabrik sind die folgenden Programme. Sie werden zum heutigen Zeitpunkt in der Industrie eingesetzt und versuchen dem Modell der Digitalen Fabrik so gut als möglich gerecht zu werden.

Literatur[Bearbeiten]

Bracht, Uwe; Pauleser, Thomas; Filter, Arno; Böhle, Carsten (Heinz Nixdorf Institut): Planung und Änderung von Anlagendaten im Rahmen der Digitalen Fabrik. ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb: S. 194-199. 2009.

Quellen[Bearbeiten]

  1. VDI: Digitale Fabrik Grundlagen VDI-Richtlinie 4499, Blatt 1, VDI-RICHTLINIEN Februar 2008, S. 3
  2. Vgl. Zäh, F.; Patron, C.; Fusch, T.: Die Digitale Fabrik – Definition und Handlungsfelder. ZWF 98 (2003) 3, S. 75-77
  3. Reinhard, G.; Grundwald, S.; Rick, F.: Virtuelle Produktion – Virtuelle Produkte im Rechner produzieren. In: VDI-Z, 141, (1999) 12, S. 26
  4. Vgl. Schneider, M.: Virtuelle Logistik in der Automobilindustrie – Softwareunterstützte Planung logistischer Prozesse und Strukturen (Teil 2). in: ZWF 102 (2007) 3, S. 164