Die digitale Fabrik simuliert ein Produkt schon vor dem Start der tatsächlichen Produktion. (Bildquelle: IPL/Uni Kassel)

Die digitale Fabrik simuliert ein Produkt schon vor dem Start der tatsächlichen Produktion. (Bildquelle: IPL/Uni Kassel)

Die Fabrik vom digitalen Reißbrett, ein am Computer simulierter Produktionsstart: Forscher des Fachgebiets Produktionsorganisation und Fabrikplanung der Universität Kassel arbeiten daran, dass diese Vision Wirklichkeit wird. Im Labor des Instituts für Produktionstechnik und Logistik kann man eine solche Fabrik vom digitalen Reißbrett als dreidimensionales Modell in Betrieb sehen.

Die Technik der rechnergestützten Simulation von Betriebsabläufen wird schon seit fast 30 Jahren eingesetzt, um Planungsfehler zu vermeiden und Zeit bei der Einführung neuer Prozesse und Produkte zu sparen. „Große Investitionen werden ohne Simulation gar nicht mehr getätigt“, erklärt Prof. Dr. Sigrid Wenzel, Leiterin des Fachgebiets
Produktionsorganisation und Fabrikplanung und geschäftsführende
Direktorin des Instituts. Dennoch komme es immer wieder vor, dass Unternehmen dieses Instrument zu spät, nämlich erst in der Anlaufphase der Produktion, einsetzen. Dabei zeigten Untersuchungen, dass Firmen die Produktionsplanung und -anlauf um bis zu 30 % verkürzen und bis zu 70 % der Planungsfehler vermeiden könnten, sagt die Wissenschaftlerin. Dies verringere Kosten und erhöhe die Qualität. Die Simulation helfe außerdem, Investoren und Vorstandsetagen zügiger von neuen Projekten zu überzeugen, meint Professorin Wenzel.

Für die Simulation von Materialflüssen, logistischen Abläufen und Produktionsprozessen gibt es bereits eine Vielzahl von Softwarewerkzeugen. Doch um eine ganze Fabrik samt ihren ineinander greifenden Prozessen zu planen und virtuell in Gang zu setzen, reichen einzelne solcher Werkzeuge nicht aus. „Dazu müssen sie miteinander vernetzt und ihre Schnittstellen standardisiert werden“, sagt Wenzel. Das ist gerade im Zeitalter der Globalisierung und der extremen Arbeitsteilung zwischen verschiedenen Branchen und Unternehmen ein anspruchsvolles Ziel. Da reicht es nicht aus, nur die Abläufe innerhalb der Fabrik im Blick zu haben, wenn später in der Realität die Produktionskette reibungslos laufen soll. Die Simulation muss je nach Fragestellung möglichst auch den Energieverbrauch, Störfälle, Schwankungen auf den Absatzmärkten oder den Takt der Zulieferer aus aller Welt, die die Bestandteile für das Produkt des Unternehmens schicken, berücksichtigen. „Wandlungsfähige Systeme sind jetzt interessant“, sagt Wenzel. Unter dem Eindruck der Wirtschaftskrise hätten Firmen sogar Lösungen nachgefragt, bei denen es nicht um das Hochfahren der Produktion, sondern um eine flexible Anpassung von Fabriken auch an Produktionsrückgänge gehe.

Mit der Hessenagentur entwickelt das Institut zurzeit Unterstützungssysteme für diese Firmen, damit sie die Simulationswerkzeuge gezielter und einfacher einsetzen können. Auch in der Ausbildung will das Institut die Simulation stärken. So bildet das Fachgebiet gezielt in Vorlesungen und Praktika aus, damit die Simulation als Handwerkszeug bei zukünftigen Arbeitsgebern in der Region eingesetzt werden kann. Der Verein der Automobilindustrie vergibt in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet für Zusatzseminare ergänzende Zertifikate an die Studierenden.