Produktionsplanung 4.0

Durch Virtualisierung, Simulation und heuristische Optimierung wollen oxaion, Banner und die FH OÖ mit einem Forschungsprojekt die Planung in produzierenden Unternehmen hinsichtlich Stabilität, Robustheit und Kosteneffizienz deutlich verbessern. [...]

Im Sinne von Smart Production gehen der ERP-Anbieter oxaion und der Batterie-Produzent Banner gemeinsam mit dem Forschungspartner FH Oberösterreich (Campus Hagenberg und Steyr) einen neuen Weg: Unter der Initiative „Produktion der Zukunft“ wurde das gemeinsame und von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderte Forschungsprojekt „Integrated Methods for Robust Production Planning and Control“ ins Leben gerufen. Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines revolutionären und zur bisherigen Planung komplementären Verfahrens. Durch Virtualisierung, Simulation und heuristischer Optimierung soll die Planung hinsichtlich Stabilität, Robustheit und Kosteneffizienz verbessert werden.

Auf dem Weg in die vierte industrielle Revolution öffnen sich permanent neue Forschungs- und Entwicklungsfelder: Automatisierte Produktionsplanungsoptimierung zum Beispiel meint die IT-gesteuerte Analyse und Überwachung von Produktionsplanungsprozessen und ist bis dato wenig verbreitet. „Anstatt etwa auf ein ERP-System mit integrierter PPS-Lösung zu vertrauen, überlassen viele Unternehmen es noch immer ihren Mitarbeitern in den Produktionsabteilungen die operativen Entscheidungen zu treffen – eine Aufgabe, die aufgrund steigender Marktvolatilität und Komplexität der Produktionsprozesse zunehmend schwieriger wird“, gibt Markus Hufnagl, Geschäftsführer von oxaion in Österreich, die aktuelle Lage wieder. Produzierenden Unternehmen entgingen dadurch jährliche Einsparungen in Millionenhöhe. „Für die ohnehin unter hohem Kostendruck leidenden Standorte in Österreich, Deutschland und der Europäischen Union wären solche Einsparungen natürlich eine Möglichkeit, in den kapazitativen Ausbau und die Modernisierung zu investieren.“

Das Forschungsprojekt soll dazu führen, dass Unternehmen künftig Einsparungspotentiale in der Produktionsplanung voll identifizieren und ausschöpfen können. Mittels des am FH OÖ Campus Steyr entwickelten Simulationsgenerators SimGen werden Produktionsprozesse des Linzer Batterieherstellers ganzheitlich abgebildet und analysiert. Das daraus entstehende virtuelle Produktionsunternehmen wird – genau wie in der Realität – über weit verbreitete Planungsmethoden wie beispielsweise MRP-II bzw. PPS (Produktionsplanung und -steuerung) gesteuert und so abgestimmt, dass die realen und virtuellen Unternehmenskennzahlen übereinstimmen.

Virtuelle Testumgebung schafft stabile Parameter
Diese Planungsmethoden besitzen jedoch in der Verzahnung mit ERP-Systemen eine Vielzahl an Parametern, die für die Effizienz der Produktion entscheidend sind. In den entsprechenden Abteilungen ist daher ein hoher operativer Aufwand notwendig, um nicht optimal eingestellte Planungsmethoden auszugleichen. Ebenso treten häufig unnötig hohe Materialbestände, Lieferverzögerungen etc. auf.

Die Lösung: Mittels der am FH OÖ Campus Hagenberg entwickelten, virtuellen Optimierungsumgebung HeuristicLab werden die Planungsparameter hinsichtlich Kosteneffizienz und Liefertreue durch den Einsatz simulationsbasierter Optimierung verbessert. Optimierung heißt in dem Fall, ein Gleichgewicht zwischen kosteneffizienten, aber auch stabilen bzw. robusten Parametern herzustellen. Im Verlauf werden die Testdaten dann permanent geprüft und bewertet, um aus den Erkenntnissen schließlich neue Optimierungsmethoden zu entwickeln. Auch sollen über die verbesserten Parameter wichtige Erkenntnisse zur Höhe der Einsparungspotentiale gewonnen werden.

Die FH OÖ erforscht unter anderem Methoden und Anwendungen, die für Verbesserungen in produzierenden Unternehmen sorgen. Das Besondere an diesem Projekt ist der komplementäre Ansatz. „Anstatt neue Planungsverfahren wie MRP oder Kanban zu erfinden oder zu ersetzen, erforschen wir Methoden, um deren Parameter zu optimieren und damit bessere Ergebnisse mit diesen ERP-Standardplanungskonzepten zu erzielen. Der Vorteil ist, dass diese Verfahren in Unternehmen weit verbreitet und bekannt sind“, sagt Klaus Altendorfer, Forscher am FH OÖ Campus Steyr. Und Andreas Beham, wissenschaftlicher Mitarbeiter am FH OÖ Campus Hagenberg, ergänzt: „Die Optimierung dieser Parameter ist besonders spannend, da Robustheit und Stabilität wesentliche Kriterien für die Akzeptanz darstellen. Die kostengünstigste Lösung ist nicht immer flexibel genug, um Marktschwankungen abdecken zu können.“

Optimaler Ressourcen-Einsatz
Für den langjährigen oxaion-Anwender und Projektpartner Banner geht es in dem Forschungsprojekt um niedrigere Fertigungskosten durch optimalen Personal-, Maschinen und Materialeinsatz, geringere Stillstandzeiten, genauere Liefertermine sowie einen optimalen Einsatz von Energie und anderen produktionsrelevanten Ressourcen. Die interne SCM-Abteilung (Supply Chain Management) des Batterieherstellers arbeitet laufend an der Verbesserung der internen Prozesse. Da Banner einerseits automotiver Erstausrüster mit Starterbatterien ist, aber auch den Aftermarket beliefert und der Absatz einer saisonalen Schwankung unterliegt, ist die Produktionsplanung im Hinblick auf Termine und Losgrößen keine leichte Sache: „Beschränkte Produktions- und Lagerkapazitäten, sowie schwankende Rohstoffpreise machen die Aufgabe nicht gerade leichter“, sagt Reinhard Bauer, Leiter SCM bei Banner. Und Christian Ott, Leiter IT & Organisation, ergänzt: „Unser Ziel ist es daher, die Mitarbeiter in der Planung auf die bestmögliche Art und Weise zu unterstützen. Durch leistungsfähige, zukunftsorientierte, digitale Lösungen wollen wir mittelfristig die Effizienz massiv steigern und gleichzeitig die Qualität der angebotenen Leistungen erhöhen.