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.



  • Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

    Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

    Dominik Bösl zukünftig als Geschäftsführer, gemeinsam mit Gründer Ronnie Vuine, das Berliner Robotik-Startups Micropsi Industries.

    mehr lesen: Dominik Bösl wird zweiter Geschäftsführer von Micropsi Industries

  • Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

    Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

    45 Prozent des weltweiten Roboterangebots kommt aus Japan. Wie die International Federation of Robotics mitteilt, wurden im Jahr 2020 136.069 Industrieroboter von dort aus exportiert.

    mehr lesen: Japan weltweit größter Hersteller von Industrierobotern

  • Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

    Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

    Intel investiert 17 Mrd.€ in zwei neue Halbleiterfabriken in Magdeburg. Insgesamt sollen der in den nächsten zehn Jahren bis zu 80Mrd.€ in die europäische Chip-Herstellung fließen.

    mehr lesen: Intel investiert in europäische Chip-Fertigung

  • QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

    QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

    25 Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Start-ups aus ganz Deutschland tun sich im im Projekt QSolid zusammen, an dessen Ende ein in Deutschland hergestellter Quantencomputer stehen soll.

    mehr lesen: QSolid entwickelt ersten deutschen Quantencomputer

  • Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

    Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

    Der Krieg in der Ukraine wirkt sich negativ auf deutsche Unternehmen aus. Laut einer Befragung des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) sorgen vor allem hohe Energiepreise und fehlende Gaslieferungen für…

    mehr lesen: Hohe Energiepreise belasten Unternehmen

  • Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges

    Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges

    Der Krieg in der Ukraine wirkt sich auf die Maschinen- und Anlagenbauer aus. Laut Blitz-Umfrage des VDMA sehen 85 Prozent der Firmen den Krieg als gravierendes oder merkliches Risiko für…

    mehr lesen: Maschinenbauer spüren die Auswirkungen des Krieges

  • Omron ernennt CEO für EMEA-Region

    Omron ernennt CEO für EMEA-Region

    Fernando Colas soll bei Omron den Bereich Industrieautomation in der EMEA-Region leiten. Er löst damit Seigo Kinugawa ab.

    mehr lesen: Omron ernennt CEO für EMEA-Region

  • Immer mehr ICS-Schwachstellen werden offengelegt

    Immer mehr ICS-Schwachstellen werden offengelegt

    In ihrem ICS Risk & Vulnerability Report melden die Security-Spezialisten von Claroty, dass immer mehr Schwachstellen von industriellen Kontrollsysteme offengelegt werden. Laut Studienautoren sei dies ein Zeichen dafür, dass das…

    mehr lesen: Immer mehr ICS-Schwachstellen werden offengelegt

  • Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

    Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

    Seit November vergangenen Jahres fungiert Graham Smith als Interims-CEO bei Splunk. Ab April soll nun Gary Steele die Geschicke des Datenanalyse-Spezialisten leiten.

    mehr lesen: Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

  • Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Zum Höhepunkt der Omikron-Welle im Februar ist der Homeoffice-Anteil im Vergleich zum Januar annähernd gleich geblieben und blieb nach Angaben des Ifo Instituts rund drei Prozentpunkte unter dem Höchstwert aus…

    mehr lesen: Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

  • Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Mit einem Auftragsplus von real 19 Prozent im Januar sind die Maschinen- und Anlagenbauer in das neue Jahr gestartet. Positive Signale kamen dabei sowohl aus dem Aus- als auch aus…

    mehr lesen: Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

  • Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Der Werkzeugmaschinenbauer Heller beteiligt sich an IGH Infotec. Dadurch soll die langjährige Zusammenarbeit beider Unternehmen intensiviert werden.

    mehr lesen: Heller beteiligt sich an IGH Infotec