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.



  • Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper ist neuer General Manager und President EMEA beim Chip-Hersteller Intel. Er leitet somit das Gesamtgeschäft des Unternehmens in der Region.

    mehr lesen: Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

  • Materialmangel verschärft sich wieder

    Materialmangel verschärft sich wieder

    Nach einer Entspannung im Januar, klagten im Februar wieder mehr Unternehmen über Probleme bei der Materialbeschaffung. Über alle Industriezweige hinweg berichten rund 75 Prozent von Engpässen.

    mehr lesen: Materialmangel verschärft sich wieder

  • Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    SAP hat einen neuen Deutschland-Chef ernannt: Sven Mulder folgt mit Wirkung zum 1. März auf Alex Kläger.

    mehr lesen: Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

  • Energiekosten stellen Industrie vor Probleme

    Energiekosten stellen Industrie vor Probleme

    Die steigenden Energiekosten beeinträchtigen die Produktion in Deutschland. So denkt laut einer Umfrage des BDI bereits ein Fünftel der Befragten über eine Verlagerung – etwa der Produktion – ins Ausland…

    mehr lesen: Energiekosten stellen Industrie vor Probleme

  • Künstliches Gehirn kommt mit einem einzigen Neuron aus

    Künstliches Gehirn kommt mit einem einzigen Neuron aus

    Neuronale Netze bestehen aus vielen einzelnen Neuronen. Forscher der TU Berlin haben nun ein solches Netz simuliert, dass mit nur einem einzigen Neuron auskommt. Damit könnte sich KI künftig besser…

    mehr lesen: Künstliches Gehirn kommt mit einem einzigen Neuron aus

  • Maschinenbauexporte fast wieder auf Vorkrisenniveau

    Maschinenbauexporte fast wieder auf Vorkrisenniveau

    Nach einem Exportrückgang im Jahr 2020 von 10,1 Prozent haben sich die deutschen Maschinenbauer dem Vorkrisenniveau wieder angenähert. Im vergangenen Jahr erreichten die Ausfuhren ein Plus von 9,8 Prozent.

    mehr lesen: Maschinenbauexporte fast wieder auf Vorkrisenniveau

  • Was Fertiger gegen Lieferengpässe tun

    Was Fertiger gegen Lieferengpässe tun

    Engpässe in der Lieferkette sind derzeit ein Problem für Industrieunternehmen. Eine Studie von Reichelt Elektronik zeigt, dass sich die Lage weiter verschärft hat.

    mehr lesen: Was Fertiger gegen Lieferengpässe tun

  • Enno Scharphuis neu im Fachverbandsvorstand

    Enno Scharphuis neu im Fachverbandsvorstand

    Der VDMA Fachverband Robotik + Automation hat mit Enno Scharphuis ein neues Vorstandsmitglied. Er folgt auf Johannes Linden.

    mehr lesen: Enno Scharphuis neu im Fachverbandsvorstand

  • Quantencomputing für den digitalen Zwilling

    Quantencomputing für den digitalen Zwilling

    Mit dem Forschungsprojekt ’Quasim’ verfolgen das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen und ihre Konsortialpartner das Ziel, Fertigungssimulationen wie etwa den digitalen Zwilling mithilfe von Quantencomputing zu beschleunigen und dadurch…

    mehr lesen: Quantencomputing für den digitalen Zwilling

  • Andreas Reif wird CFO bei Auvesy-MDT

    Andreas Reif wird CFO bei Auvesy-MDT

    Auvesy-MDT hat sein Management-Team erweitert und seit Jahresanfang mit Andreas Reif einen neuen CFO.

    mehr lesen: Andreas Reif wird CFO bei Auvesy-MDT

  • Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

    Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

    Pascal Daloz soll sich auf seine Aufgabe als Chief Operating Officer von Dassault Systèmes konzentrieren. Rouven Bergmann wird zum Executive Vice President und Chief Financial Officer des Konzerns ernannt.

    mehr lesen: Dassault Systèmes verändert Konzernleitung

  • Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern

    Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern

    76 Prozent der Security-Verantwortlichen berichteten von einer Zunahme der Cyberangriffe im vergangenen Jahr – beschleunigt durch die Covid-19-Pandemie und eine rasche Verlagerung von Büro- zu Remote-Mitarbeitern sowie von der lokalen…

    mehr lesen: Trotz Personalmangels die Cybersicherheit verbessern