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Effiziente Prozessgestaltung mit Hilfe der Simulation für die Materialflussplanung

Ein Bericht von EK im FUTURE MANUFACTURING, Magazin für intelligente Produktion - VDMA-Verlag - Juli 2017 -


In Unternehmen wächst die Anforderung, komplexe intralogistische Anlagen sowie deren vor- und nachgelagerte Prozesse bereits im Vorfeld optimal zu planen und zu dimensionieren. Obwohl die Methode der Materialflusssimulation bereits seit den späten Achtziger Jahren existiert, ist deren Einsatz heute immer noch keine Selbstverständlichkeit. 

Statt der Materialflusssimulation werden häufig statische Methoden zur Planung herangezogen, die bis zu einem gewissen Komplexitätsgrad gut funktionieren. Sie enthalten jedoch das Risiko von Soll-/Ist-Abweichungen auf Grund nicht berücksichtigter Effekte. Dies kann dazu führen, dass die ursprünglich geplante Leistung bei der Realisierung nicht mehr erreicht werden kann. Die Folgen sind Zusatzkosten durch nachträgliche Optimierungen, die durch eine dynamische Betrachtung im Vorfeld hätten vermieden werden können.

Simulationswerkzeuge im Allgemeinen erfreuen sich in Industrie und Logistik auf Grund der wachsenden Komplexität der Prozesse und dem Aufkommen von Industrie 4.0 einer zunehmenden Beliebtheit. Es ist meist die einzig verbleibende Methode, komplexe Systeme und deren Wechselwirkungen in zufriedenstellender Genauigkeit zu analysieren. Dann versagen viele herkömmliche Werkzeuge zur Auslegung und Dimensionierung vom intralogistischen Prozesse und verursachen unnötig kostspielige Risiken durch eine falsche Planung.

Grundsätzlich ist Simulation das Nachbilden eines dynamischen Systems in einem Computermodell, womit beliebige Experimente durchgeführt werden können. Anhand der Modelle können Aussagen darüber getroffen werden, wie viele Fahrzeuge für ein Transportsystem benötigt werden, wo im Betrieb Engpässe liegen, wie groß die Puffer ausgelegt werden müssen (Förderstrecken, Lagerregale) oder wie die Steuerung der Materialflüsse am besten gestaltet werden sollte.

Darüber hinaus eröffnen sich durch die Betrachtung des gesamten Materialflusssystems in einem Simulationsmodell durch die Sicht aus der Vogelperspektive und der Zeitrafferfunktion völlig neue Wege. Komplexe Ideen können einfach und anschaulich im Unternehmen kommuniziert werden, ohne dass sich der Benutzer oder Betrachter in komplizierte Sachverhalte einarbeiten muss. Somit hinterlässt eine professionell erstellte Materialflusssimulation grundsätzlich positiven, bleibenden Eindruck bei allen Beteiligten.

Durch den Einsatz der Simulation werden Planungsrisiken bereits frühzeitig erkannt und die Kosten für deren spätere Beseitigung vermieden. Die Kosten für die Simulation liegen damit generell weit unter den Folgekosten von ‚Nicht-Simulation‘. Eine solche ganzheitliche und projektbegleitende Nutzung lässt die Simulation verschiedene Aufgaben mit nur einem Simulationsmodell erfüllen. Damit wird der durchschnittliche Erstellungsaufwand deutliche verkleinert, da er nur einmalig anfällt.

Die Ergebnisse einer Simulation können ganz unterschiedlich gestaltet sein. Wichtig zu wissen ist, dass Simulation in der Regel alle für die Ermittlung notwendigen Abläufe ohnehin bereits darstellt und die wesentliche Herausforderung nur noch in der Messung eines beliebigen Werts besteht. Daraus folgt, dass prinzipiell jeder beliebige Key Performance Indicator gemessen und dargestellt werden kann.

Beispiel MIELE 

EK Automation hat bei vielen Kunden erfolgreich mit dem Tool Plant Simulation Prozesse optimiert. So auch bei der Miele & Cie KG in Gütersloh. Das Unternehmen hatte sich zur Ver- und Entsorgung ihrer Produktionslinien für den Einsatz eines Fahrerloses Transportsystems entschieden. Ergänzend dazu wurde eine dynamische Simulation beauftragt.

Das Projekt sollte in vier Ausbaustufen umgesetzt werden, die alle hohe technische und logistische Herausforderungen umfassen. So musste die Transportleistung in einem sehr kompakten Produktionsbereich, von anfänglich 1.300 auf bis zu 2.800 Transporten pro Tag in der Endausbaustufe gesteigert werden. Weiterhin war eine Reaktionszeit für die Auftragsbedienung von maximal acht Minuten zur Linienbelieferung zu gewährleisten. Die dritte Anforderung an die Simulation war, in diesem logistischen Gesamtkontext die optimale Fahrzeuganzahl für die einzelnen Ausbaustufen zu ermitteln sowie viertens potenzielle Engpässen frühzeitig zu identifizieren.

Mithilfe der Simulation war es möglich, die komplette Anlage aus der Vogelperspektive zu betrachten und den gesamten Materialfluss im Vorwege zu überprüfen. So konnten bereits vor der Anlageninbetriebnahme alle wesentlichen Ergebnisse wie die optimale Fahrzeuganzahl und die durchsatzoptimierte Auslegung des Fahrkurses zur Erreichung der Planvorgaben ermittelt werden. Die Simulation führte zu Optimierungen der stationären Hubwerke und der Schnittstellen zwischen FTS und Produktionslinien. Dank der Simulation konnte das  Potenzial der FTS Anlage genutzt werden.

Fachfremde Personen und das Management hatten sich durch die Simulation ein sehr gutes Bild von der zukünftigen Funktions- und Arbeitsweise der neuen Produktionslinie machen können. Die zum Teil abstrakten Prozesse wurden einfach und transparent dargestellt. Das Simulationsmodell wurde anhand von Kennzahlen validiert und solange den realistischen Verhältnissen angepasst, bis es die gewünschte Genauigkeit aufwies und in die Realität umgesetzt werden konnte.

Die Methode der dynamischen Simulation ist derzeit die effektivste Vorgehensweise, um an die Realität angepasste, neue Prozesse darzustellen. Der Kunde gewinnt   wichtige und verwertbare Erkenntnisse und erhält die für ihn so wichtige und erforderliche Planungssicherheit für seine vorhandenen und zukünftigen Prozesse.

Neben dem bereits erwähnten Nutzen aus den gewonnenen Ergebnissen ist insbesondere die Simulation in 3D-Format als Highlight hervorzuheben. Der Kunde selbst stellte ein 3D-CAD-Layout der geplanten Produktionslinie bei, das sich direkt in die dreidimensionale Darstellung der Simulation übernehmen ließ. In Kombination mit der Darstellung der Lastmittel und der Fahrzeuge entstand ein visuell authentischer Eindruck der künftig produzierenden Anlage.

Bei Fragen sprechen Sie Herrn Johannsen einfach an. Tel.: +49 4108 4166-34. Er & sein Team beraten Sie gern.

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