© WZL/Fraunhofer IPT Seminararbeit im Studiengang Scientific Programming Digitale Fabrikplanung Vom Groblayout zum Feindesign

© WZL/Fraunhofer IPT Einleitung 1.1 Nutzen und Vorteile einer digitalen Fabrik 1.2 Realisierung und Konzept Theoretische Grundlagen 2.1 Groblayout 2.2 Feindesign Softwarelösung 3.1 Groblayout in 2D mithilfe des PowerPoint-Fabrikplanungstools 3.2 Feindesign in 3D mithilfe von visTABLE 3.3 3D Studio MAX 3.3 „Auto-Cube“- automatisierte Objekterstellung Optimierung und weitere Planungsprozesse 4.1 Materialflussanalyse 4.2 Partizipative Layoutplanung Ausblick 5.1 Layoutbewertungsalgorithmus Übersicht Softwarelösung - Objekterstellung

© WZL/Fraunhofer IPT Hauptziel der Fabrikplanung:  Steigerung der Produktivität  Kosteneinsparung Realisiert durch :  Digitales Fabrikmodell  Optimierungsverfahren  Partizipative Layoutplanung Digitale Fabrik Verbesserung Wirtschaftlichkeit Verbesserung der Planungsqualität Verkürzung der Produkteinführung Transparente Kommunikation Standardisierte Planungsprozesse Kompetentes Wissens- management EinleitungEinleitung 1.1 Nutzen und Vorteile einer digitalen Fabrik

© WZL/Fraunhofer IPT 1.2 Realisierung Vorgehen: Einleitung Groblayout Modellierung von Betriebsmitteln FeindesignOptimierungPartizipative Planung Erfassung aller Daten vor Ort Aufbau des IST-Zustands in 2D (FP-PowerPoint-Tool) Modellierung der Maschinen in 3D Aufbau des SOLL-Layouts in 3D Analyse und Optimierung der geplanten Layouts gemeinsame Planung mit dem Kunden

© WZL/Fraunhofer IPT Einleitung Ziel der digitalen Fabrikplanung:  Erfassung eines SOLL-Layouts einer Fabrikhalle  Aufbau des SOLL-Layouts  Optimierung und Neu- oder Umplanung einer Fabrik  Erstellung von Filmen und Bildern zu Werbezwecken 1.2 Realisierung

© WZL/Fraunhofer IPT Groblayout:  Erfassung der Fabrik in 2D  Rudimentäre Aufnahme der Maschinen und Betriebsmittel als Blocklayout  Realisiert durch :  CAD Systeme  Fabrikplanungs-PPT  Vorteile :  Schnelle Erfassung von Betriebsmitteln.  Guter Überblick der IST-Situation einer Fabrik. Grundlagen2.1 Groblayout & Feindesign

© WZL/Fraunhofer IPT Feindesign:  Erfassung der Fabrik in 3D.  Detaillierte Betrachtung der Betriebsmittel  Realisiert durch :  Betriebsmittel und Fabrikhalle in 3D.  Optimierungsverfahren. Grundlagen2.1 Groblayout & Feindesign  Vorteile :  Restriktionen der Betriebsmittel und Maschinen können ermittelt werden.  Fabrikplanerische Missstände können aufgezeigt werden.  Layout kann einfacher „verstanden“ werden.

© WZL/Fraunhofer IPT Fabrikplanungspowerpoint-Tool:  Objekte und Betriebsmittel können maßstabsgetreu abgebildet werden  Blocklayouts können schnell und einfach erstellt und editiert werden  Kaum Einarbeitungszeit, da Software alle PowerPoint-Funktionalitäten besitzt.  Materialflüsse können eingezeichnet werden. Erweiterung Softwarelösung3.1 Groblayout realisiert durch das FabrikplanungsPPT

© WZL/Fraunhofer IPT Fabrikplanungspowerpoint-Tool:  Möglichkeiten der Software:  Visualisierung von Materialflüssen Erweiterung Softwarelösung3.1 Groblayout realisiert durch das FabrikplanungsPPT

© WZL/Fraunhofer IPT visTable-Tool:  Möglichkeiten der Software:  2D und 3D Darstellung des Layouts  Planung in 2D  Visualisierung in 3D  Ausgestattet mit Touch-funktionen  Dient als Grundlage für weitere mathematisch orientierte Planungsprozesse.  Vorteile :  Geplantes ist sofort in Echtzeit in 3D sichtbar. Erweiterung Softwarelösung3.2 Feindesign realisiert durch visTable

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Softwarelösung3.2 Feindesign realisiert durch visTable  2D-Perspektive

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Softwarelösung3.2 Feindesign realisiert durch visTable  3D-Perspektive

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Softwarelösung3.2 Feindesign realisiert durch visTable  Gerendertes Layout

© WZL/Fraunhofer IPT 3D STUDIO MAX:  Möglichkeiten der Software:  Erzeugen der erforderlichen Betriebsmittel.  Vorteile :  Maschinen können so detailliert modelliert werden wie nötig.  Nachteile :  Modellierung sehr zeitintensiv Erweiterung Softwarelösung3.3 Objekterstellung 3D STUDIO MAX

© WZL/Fraunhofer IPT AutoCube:  Möglichkeiten der Software:  Modelle werden automatisch erzeugt  Vorteile :  Schnelle Erstellung der Modelle durch ein paar Mausklicks  Nachteile :  Es können nur Blockstrukturen erstellt werden.  Detaillierungsgrad eher gering Erweiterung Softwarelösung3.3 Objekterstellung AutoCube

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Softwarelösung3.3 Objekterstellung AutoCube  Automatisch erzeugte Maschine

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Softwarelösung3.3 Objekterstellung AutoCube  Layout mit verschiedenen Betriebsmitteln

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse Materiaflussanalyse:  Erfassung aller Transportvorgange in einem Layout.  Ziel : Schwachstellen in der Logistik können aufgezeigt und behoben werden.  Grundlage für weitere Planungsprozesse. 4.1 Materialflussanalyse

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse  Materialfluss im FP-PowerPoint-Tool 4.1 Materialflussanalyse

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse4.1 Materialflussanalyse  Materialfluss im FP-PowerPoint-Tool Waren- eingang FräsenSchweißenSchleifenMontageRoboter- schweißen MessenLackierenQMWaren- ausgang ∑ Waren-ein.X11 FräsenX11 Schwe.0,1X Schlei.X0,3 0,41 Monta.X0,5 Robo.X0,5 Messe.X11 Lackie.X11 QM0,3X11,3 Warenaus.X ∑0 1,1100,3 1,4111

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse4.1 Kreisverfahren nach Schwerdtfeger Kreisverfahren nach Schwerdtfeger:  Grafisches Optimierungsmodell.  Betriebsmittel mit stärkster Bindung werden nebeneinander gesetzt.  Kann auch durch mathematische Algorithmen durchgeführt werden. A B C D E A B C D E Ist-ZustandSoll-Zustand Vorteile:  Schnell von Hand durchführbar  Ergebnis kann direkt visuell betrachtet werden. Nachteile:  Schlecht durchführbar bei Betriebsmitteln > 10

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse4.1 Modifiziertes Aufbauverfahren Modifiziertes Dreiecksverfahren:  Grafisches Optimierungsmodell.  Betriebsmittel mit stärkster Bindung werden kreisförmig nebeneinander gesetzt. Vorteile:  Viele Betriebsmittel können eingezeichnet werden.  Erweiterbar.  Leichte Umpositionierung der Dreiecke bzw. von Teilbereichen.  Örtliche Restriktionen können berücksichtig werden. A B C D E

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Optimierung und Planungsprozesse4.2 Partizipative Layoutplanung Partizipative Layoutplanung:  Planungsvorgehen mit allen beteiligten Verantwortlichen.  Betriebsmittel werden direkt beim Planen verschoben.  Restriktionen und offene Punkte können direkt diskutiert werden.  Bedürfnisse aller beteiligten Menschen können berücksichtig werden.  Finanzielle Vorgaben können eingehalten werden.

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Ausblick:  Layoutbewertungsalgorithmus:  Algorithmus, der in der Lage ist, ein Layout bei jeder Veränderung zu bewerten  Bewertung nach verschiedenen Faktoren:  Schnellste Durchlaufzeit  Geringste Umbaukosten  Höchste Produktionsrate  Größte Personaleinsparung  Hybrid aus den oben Genannten  Möglichkeit Layout nach einem Faktor automatisch umzuordnen

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Zeit: Kosten: Personal: Prod.Rate: Hybrid:

© WZL/Fraunhofer IPT Erweiterung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !