Variabilität in der Produktion beherrschbar machen
Die steigende Nachfrage nach personalisierbaren oder konfigurierbaren Produkten lässt flexible Fertigung und eine effiziente Multivarianten-Produktion bis hin zur Losgröße 1, d.h. individuellen Sonderanfertigungen, zu einem immer wichtigeren Wettbewerbsvorteil werden.
Jedoch ist die Planung einer effizienten Produktion bei komplexen Produkten bereits ohne die Berücksichtigung von Variabilität anspruchsvoll. Bei variantenreichen Produkten gestaltet sich diese Aufgabe noch um ein Vielfaches schwieriger. Erste Herausforderung ist dabei die große Menge der für den Planungsprozess benötigten unterschiedlichsten Informationen über das Produkt und die Fähigkeiten der Produktionsanlage. Zusätzlich eröffnet aber die Variabilität der Produkte und – damit verbunden – der Prozesse eine zusätzliche Dimension der Komplexität, die manuell kaum noch zu überblicken ist.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat fortiss im Rahmen des vom BMBF geförderten SmartF-IT-Projekts (Smart Factory IT / intelligente IT-Fabrik) eine modellbasierte Methodik für die Produktionsplanung für Industrie-4.0-Smart-Factories definiert. In der Smart Factory herrscht eine völlig neue Produktionslogik, in der die Produkte eindeutig identifizierbar und jederzeit lokalisierbar sind und ihre Historie, den aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand kennen.
Auf Basis dieser Ergebnisse hat fortiss das Smart Factory Information Tool (SFIT) entwickelt, das die Methodik in einem modellbasierten Werkzeug anwendbar macht. SFIT ermöglicht es, alle relevanten Daten des Produkts sowie der Produktionsanlage strukturiert zu erfassen und zielgenau für beliebige Produktvarianten deren Produzierbarkeit zu überprüfen. Das quelloffene Werkzeug setzt dabei genauso wie das AutoFOCUS3-Werkzeug auf einem von fortiss entwickelten Eclipse-basierten Tooling-Kernel auf.
SFIT ermöglicht nicht nur die Modellierung von Produkt, Produktionsprozess und Anlage, sondern auch deren Variabilität und Konfigurationsmöglichkeiten.
Wie in Abbildung 1 dargestellt, werden Produkte in SFIT durch ihre Stückliste (Bill of Materials) sowie den passenden Produktionsprozess (Recipe) modelliert. Sowohl in der Stückliste als auch im Produktionsprozess kann Variabilität auf Produktfeatures aus einem Feature-Modell abgebildet werden.
Die Produktionsanlage (Assembly Line) auf der anderen Seite ist durch Modelle der vorhandenen Betriebsmittel und Werkzeuge (Resources) sowie deren jeweilige Produktionsfähigkeiten (Capabilities) repräsentiert. Durch die Zuordnung von Prozessschritten zu Betriebsmitteln (Deployment) kann SFIT die Produzierbarkeit unter Berücksichtigung aller Variabilität in Produkt und Prozess überprüfen. Es ist hierbei flexibel und kann sowohl alle Produktvarianten als auch beliebige Teilmengen bis hin zu individuellen Varianten in Betracht ziehen.
Produzierbarkeit bei unterschiedlichsten Linienbelegungen lässt sich so einfach und schnell überprüfen, wodurch Probleme wie beispielsweise fehlende oder unzureichende Betriebsmittel identifiziert werden können.