Simulation von Produktionsszenarien: Optimierung eines Maschinenparks für die Kabelbaum-Herstellung
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Viele Industrien stehen an einem Wendepunkt durch die globalen Trends der Digitalisierung, Globalisierung und Dekarbonisierung, wodurch die Anforderungen an die Produktions- …
Viele Industrien stehen an einem Wendepunkt durch die globalen Trends der Digitalisierung, Globalisierung und Dekarbonisierung, wodurch die Anforderungen an die Produktionskapazitäten stetig zunehmen und dabei immer komplexer werden. Neue Anforderungen an Maschinenparks, gerade in der diskreten Fertigung, liegen beispielsweise in der Produktion von unterschiedlichen kleineren Stückzahlen. Diese muss jedoch bei einem gleichzeitig breiteren Portfolioangebot und steigendem Kostendruck gefertigt werden. Dies erfordert eine deutliche Umstellung von Produktionsabläufen und der Aufstellung des Maschinenparks. In der Automobilbranche spielt die Produktion von Kabelbäumen eine entscheidende Rolle, da diese für die Verkabelung innerhalb der Fahrzeuge unerlässlich sind. Mit dem Wandel hin zur Elektromobilität und der zunehmenden Komplexität der Fahrzeugverkabelung stehen Automobilwerke und Zulieferer vor neuen Herausforderungen.
Die Vielzahl neuer Anforderungen erhöht die Komplexität in der strategischen Weiterentwicklung und Planung der Produktionskapazitäten. Fragestellungen hinsichtlich Kapazitäten, neuer technologischer Ansätze oder zukünftiger Investitionsplanungen müssen im Gesamtkontext beantwortet werden. Die Simulation der Produktion in Fabriken unterstützt optimal dabei, Antworten zu finden und kostspielige Irrwege auszuschließen. Jegliche Entscheidungen können durch die Fabriksimulation mithilfe eines digitalen Zwillings an einem virtuellen Modell durchgespielt und validiert werden.
Die Herausforderung
Neuausrichtung der Produktionskapazitäten bedingt durch Innovation und Trends
Die gesamte Automobilbranche unterliegt dem starken technologischen Wandel weg vom Verbrennungsmotor hin zur Elektromobilität. Hersteller der gesamten Branche müssen nachhaltig umdenken. Durch den technologischen Wandel ergeben sich für unseren Kunden neue Anforderungen an die zu fertigenden Kabelbäume. Aufgrund der zunehmenden Digitalisierung im Fahrzeug selbst sowie des veränderten Antriebskonzepts ergibt sich ein erhöhter Bedarf an Kabelbäumen, der zusätzlich zu veränderten Spezifikationen des Produkts führt. Die Produktionskapazitäten unseres Kunden mussten hierfür neu ausgerichtet werden, wobei das existierende Geschäft parallel weiterhin zu bedienen war.
Um eine ideale Neuaufstellung der Produktion zu erreichen, genügt es nicht, die komplexe Aufstellung von Produktionsressourcen ohne die Hilfe von digitalen Services und Produkten zu planen. Fragen wie „Wo wird welche Maschine bestmöglich positioniert?“, „Wie ist diese in den Materialfluss und die Intralogistik eingebunden?“ oder „Wie sind die verschiedenen Maschinen im Produktionsprozess miteinander verkettet, um den gewünschten Output zu erreichen?“ waren an dieser Stelle zu beantworten.
Oftmals gibt es mehrere Entwürfe von Szenarien, die miteinander verglichen werden müssen, um den bestmöglichen Gesamtoutput sicherzustellen. Entscheidungskriterien sind hierbei beispielsweise der Investitionsbedarf, Betriebskosten, maximal erreichbare Stückzahlen sowie die Robustheit der Prozesse gegenüber ungeplanten Ausfällen.
Die Lösung
Fabriksimulation von evosoft zur digitalen Konzipierung und Bewertung von Produktionsszenarien
Mithilfe der Fabriksimulation und dem digitalen Abbild kann der Kunde unterschiedliche Produktionsszenarien der Herstellung seiner unterschiedlichen Kabelbaum-Produktionslinien innerhalb kurzer Zeit testen und somit Leistungsprognosen gewinnen. Hierzu wird ein eigens entwickeltes Vorgehensmodell angewendet, welches es ermöglicht, gemeinsam mit dem Kunden ein individuelles Simulationsmodell zu erarbeiten, auf Basis dessen fundierte Entscheidungen getroffen werden können.
Zu Beginn wurden Erwartungen und Fragestellungen an die Simulation herausgearbeitet und formuliert. Alle nötigen Daten wurden erhoben und in die Simulation aufgenommen. Sind manche Daten nicht ad hoc verfügbar, können sie in der bestehenden Produktion gemessen und aufgezeichnet werden. Die erhobenen Daten sowie die Informationen von neuen Maschinen oder einer geplanten Umplatzierung von Teilen der Produktionsanlage wurden in ein Simulationsmodell in der Siemens Software Tecnomatix Plant Simulation überführt. Hierzu können bereits diverse Modellbibliotheken aus der Software herangezogen werden, welche den Prozess erleichtern und beschleunigen.
Das initiale Modell der Fabriksimulation wurde anschließend gemeinsam verifiziert und dient als Grundlage der Diskussion weiterer Möglichkeiten zur optimalen Produktionsaufstellung. Verschiedene alternative Szenarien entstanden daraus und wurden im Simulationsmodell abgebildet. Daraus konnten verschiedene Berichte, beispielsweise für Materialfluss, Ressourcenverfügbarkeit oder Energiebedarf, abgeleitet werden. Diese Ergebnisse können automatisiert zwischen den verschiedenen Szenarien verglichen werden.
Das Ergebnis
Fundierte Entscheidung zur optimalen Aufstellung Ihrer Produktionsanlage
Mit dem entwickelten Simulationsmodell entstand bei unserem Kunden in der Kabelbaum-Herstellung ein klares Zielbild für die Neuaufstellung des Maschinenparks, anhand dessen unterschiedliche Produktionsaufträge realistisch durchgespielt und somit Investitionssicherheit gewonnen wurde. Es konnten hierdurch Engpässe im Materialfluss und der Intralogistik frühzeitig erkannt und ausgeräumt werden. Zusätzlich konnten der Energieverbrauch und die Produktionsverfügbarkeit bestimmt und simulativ bestätigt werden.
Die Fabriksimulation ermöglicht eine optimale Entscheidungsgrundlage und bietet ein klares Zielbild, das mit allen Beteiligten, wie dem Management, der Logistik oder dem Maschinenlieferant, einfach kommuniziert werden kann. Das Modell dient ebenso als Referenz zur existierenden Produktion und erlaubt im laufenden Betrieb der Produktion einen Abgleich der Erwartungen mit den realen Ergebnissen. Kommt es hierbei zu Abweichungen, stellt die bereits existierende Simulation das ideale Werkzeug zur Analyse und Planung weiterer Maßnahmen dar.
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