Fabriklayouts mit Visual Components erstellen: 3D-Simulation für Fabrikplaner

314626 Picture 98
Bild: Visual Components GmbH

Ein Fabriklayout verdeutlicht die Produktionsstrategie eines Unternehmens. Dazu verbindet es die Arbeitsabläufe sowie die Bewegung und Lagerung von Materialien zu einem Gesamtprozess. Ausschlaggebend für die Layoutgestaltung ist das Produktionsziel. Das kann die Fertigung auf Bestellung, das One-Piece-Flow-Prinzip, die zellulare Fertigung oder die Serienfertigung sein. Die Fabrikplaner müssen im Hinblick darauf entscheiden, welche Maschinen sie einsetzen, wie sie angeordnet und wie viel Platz sie für den Materialtransport, den Zugang der Arbeiter und die Wartung benötigen werden.

Auf dem Greenfield optimieren

Bei der Fabrikplanung kommen prinzipiell zwei Szenarien in Frage: das Greenfield- und das Brownfield-Szenario: Das Greenfield-Szenario bezieht sich auf den Neubau einer Fabrik. Die Planer starten hier buchstäblich auf einem leeren Blatt Papier oder Bildschirm, sodass sie das Layout mit wenig Einschränkungen optimieren können. Die Gestaltung beginnt meist vor dem Abschluss der Bauarbeiten des Gebäudes. Denn so können beispielsweise benötigte Komponenten wie Luftfilter an den richtigen Stellen berücksichtigt werden. In manchen Fällen ist ein konzeptionelles Layout sogar noch während der Bauplanung erforderlich, da es wichtige Angaben für die Fabrik wie die benötigte Fläche, die Anzahl der Verladedocks und Größe des Materiallagers enthält.

Bestehendes verbessern

Im Brownfield-Szenario wird ein existierendes Fabriklayout überarbeitet. Die Gründe dafür sind vielfältig: So kann es möglich sein, dass sich die hergestellten Produkte oder die Mengen verändern oder dass die Effizienz gesteigert werden soll. Die Herausforderung besteht vor allem darin, die Arbeitsabläufe innerhalb der vorhandenen Einschränkungen zu optimieren. Denn die Zufahrtswege sind oft festgelegt, das Gebäude selbst hat eine bestimmte Fläche und Konfiguration, Versorgungsleitungen sind nur in bestimmten Bereichen verfügbar oder es gibt Hindernisse wie Säulen.

Schritte im Planungsprozess

Für die digitale Fabrikplanung ist ein detailliertes Verständnis des Herstellungsprozesses erforderlich. Am Ende steht ein 3D-Modell, das sich für die Bewertung verschiedener Produktionsszenarien und die Lösung spezifischer Herausforderungen eignet. Viele Hersteller möchten zudem einen digitalen Zwilling generieren, der u.a. für die virtuelle Inbetriebnahme und für Tests genutzt werden kann. Die Umsetzung erfolgt in der Regel in drei Schritten:

1. Definieren und starten

Für die Planung eines Fabriklayouts sollten formale Ziele und ein Umfang definiert werden. Auch potenzielle Einschränkungen, Fristen und Interessengruppen sollten vorab bestimmt werden. Die Identifizierung des Umfangs und der Einschränkungen ist insbesondere bei Brownfield-Szenarien herausfordernd: Die Gesamtfläche ist begrenzt und kann so konfiguriert sein, dass Änderungen komplex und teuer sind. Außerdem soll die Produktion häufig weiter laufen, während die Fertigung überarbeitet und Anlagen neu platziert werden. Daher sollte für diesen Schritt ausreichend Zeit eingeplant werden.

2. Beginn der Planung

Sobald die Rahmenbedingungen festgelegt sind, kann mit der Layoutplanung begonnen werden. Diese beginnt in der Regel mit einer übergeordneten konzeptionellen Übersicht. Daraus geht hervor, wie die Funktionen zueinander angeordnet werden – etwa ob die Bearbeitung neben der Reinigung und diese wiederum neben der Montage liegen soll. In modernen Fabriken verläuft der Herstellungsprozess selten von Anfang bis Ende geradlinig. Produktvarianten und Anpassungswünsche führen dazu, dass Materialien und Komponenten an verschiedenen Stellen einfließen, Arbeitsschritte umgangen werden und unterschiedliche Endpunkte erreichen. Planer müssen diese Variationen verstehen. Die Entwicklung einer vollständigen Karte mit sämtlichen erforderlichen Prozessen kann dabei helfen. So können Planer Abhängigkeiten ermitteln und leichter erkennen, welche Prozesse räumlich nebeneinander und welche möglicherweise getrennt liegen sollten. Es ist beispielsweise in der Regel ratsam, das Schweißen vom Lackieren zu trennen.

3. Detailarbeit

Steht das übergeordnete Konzept fest, folgt die Detailarbeit, bis auf die Automatisierungssysteme wie Roboter und Werkbänke hinunter. Da die Detailarbeit arbeitsaufwendig ist, müssen die Planer einen Kompromiss zwischen Details und Geschwindigkeit finden. Spezielle 3D-Fertigungssimulationssoftwares wie Visual Components können bei dem Prozess unterstützen. Die Anwendungen stellen Standardmodule für verschiedene Produktionsszenarien zur Verfügung, die per Drag&Drop zusammengestellt werden können. Das bietet die Möglichkeit, digitale Layouts und Modelle schnell zu erstellen, zu bewerten und zu überarbeiten.

Schneller starten

Ein Fabriklayout kann nicht allein mit CAD entworfen werden, denn es geht um mehr als die Anordnung der Maschinen. Das Layout muss wirklich funktionieren, ist möglichst optimal abgestimmt und erprobt. Mit Werkzeugen wie Visual Components zur Echtzeitsimulation von Fabrikumgebungen wird diese Aufgabe überschaubarer und die Produktion kommt schneller in die Gänge.

der Raumausnutzung: Durch die Modellierung der Arbeitsbereiche können die Abstände zwischen Robotern und anderen Maschinen oft verringert werden.

der Lagerhaltung: Durch Modelle kann die erforderliche Größe der Lagerräume oft genauer geplant werden, um etwa unnötig große Räume zu vermeiden.

den Transportwegen: Auf Basis der Modellierungen können Plane Stationen im Werk oft mit kürzeren Wegen und weniger Aufwand miteinander verbinden.

Engpässe auflösen: Die Übersicht im Softwaresystem vermittelt den Planern oft erforderliches Wissen, um Produktionsengpässe zu erkennen und abstellen zu können.



  • SPS ab 2025 wieder Ende November

    SPS ab 2025 wieder Ende November

    Die SPS wird im nächsten Jahr (2025) vom 25. bis zum 27. November in Nürnberg stattfinden und somit wieder auf den seit vielen Jahren bekannten Zeitraum zurückkehren. Auch die Termine…

    mehr lesen: SPS ab 2025 wieder Ende November

  • Was Unternehmen gegen Produktpiraterie tun können

    Was Unternehmen gegen Produktpiraterie tun können

    Produktpiraterie verursacht immense Schäden in Wirtschaft und Gesellschaft – Eine neue Broschüre des Deutschen Patent- und Markenamts informiert, wie sich Unternehmen dagegen schützen und wehren können.

    mehr lesen: Was Unternehmen gegen Produktpiraterie tun können

  • Mit künstlicher Intelligenz gegen Krisen

    Mit künstlicher Intelligenz gegen Krisen

    Wie künstliche Intelligenz dabei helfen kann, Krisensituationen wie etwa Naturkatastrophen oder Krankheiten besser zu bewältigen, präsentierten Forschende aus unterschiedlichen Projekten auf dem Demo Day ’KrisenFest’.

    mehr lesen: Mit künstlicher Intelligenz gegen Krisen

  • Stackit und ServiceNow schließen Partnerschaft

    Stackit und ServiceNow schließen Partnerschaft

    ServiceNow-Lösungen können künftig auch in der Stackit-Cloud der Schwarz Gruppe (u.a. Lidl und Kaufland) gehostet werden. Beide Unternehmen haben dazu eine Partnerschaft vereinbart.

    mehr lesen: Stackit und ServiceNow schließen Partnerschaft

  • Optimistische Aussichten für den Maschinenbau in Indien

    Optimistische Aussichten für den Maschinenbau in Indien

    Indien wird für deutsche und europäische Maschinenbaufirmen zunehmend attraktiv. Die Wachstumserwartungen vor Ort sind aktuell sehr optimistisch.

    mehr lesen: Optimistische Aussichten für den Maschinenbau in Indien

  • Auftragsmangel belastet die Wirtschaft

    Auftragsmangel belastet die Wirtschaft

    Der Auftragsmangel in Deutschland hat sich laut aktuellen Zahlen des Ifo-Instituts verschärft und ist ein Hemmnis für die Konjunktur.

    mehr lesen: Auftragsmangel belastet die Wirtschaft

  • Der Dataspace for Everybody ist da

    Der Dataspace for Everybody ist da

    Am Dienstag (7. Mai) fand die offizielle Eröffnungsfeier des AAS Dataspace for Everybody statt. Die Plattform soll kleinen und mittleren Unternehmen den Zugang zu Datenräumen, digitalen Zwillingen und Verwaltungsschalen erleichtern.

    mehr lesen: Der Dataspace for Everybody ist da

  • Achema 2024 wird internationaler denn je

    Achema 2024 wird internationaler denn je

    Am 10. Juni wird die Achema eröffnet. Und wie die Veranstalter mitteilen, wird die diesjährige Ausgabe internationaler denn je. Mehr als 60 Prozent der Aussteller kommen aus dem Ausland. Ein…

    mehr lesen: Achema 2024 wird internationaler denn je

  • Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

    Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

    Jacques Diaz, CEO von Axians Deutschland, wird das Unternehmen Ende August verlassen. Im Rahmen einer Neuausrichtung entstehen zwei neue Management-Bereiche, die mit Managern aus den eigenen Reihen besetzt werden.

    mehr lesen: Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

  • Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

    Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

    Ab Mai tourt der Gaia-X Hub Deutschland mit einer eigenen Veranstaltungsreihe für den Mittelstand quer durchs Land. Kleine und mittelgroße Unternehmen haben die Gelegenheit, sich vor Ort über Einsatz und…

    mehr lesen: Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

  • Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

    Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

    In einem neuen Webspecial bietet die Plattform Lernende Systeme einen Überblick über die lernfähige Robotik. Ein Dashboard zeigt unter anderem Einsatzbereiche und Entwicklungen.

    mehr lesen: Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

  • Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’

    Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’

    Ransomware-as-a-Service gilt als lukratives Geschäft und ist fest in der Hand professionell organisierter Gruppen. Kriminelle, die nicht auf die teuren Bausätze zurückgreifen wollen, könnten nun auf eine schnell zusammengebastelte ’Ramsch-Ransomware’…

    mehr lesen: Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’