| Written by Mark Buzinkay
Produktionsoptimierung und das Layout der Fertigungshalle
Produktionsoptimierung kann als eine Sammlung von Aktivitäten definiert werden, die darauf abzielen, die Produktivität des Produktionssystems zu erhöhen. Diese Definition unterscheidet sich von der Prozessoptimierung, bei der sich die Verbesserungsbemühungen darauf konzentrieren, das Endprodukt effizienter zu zu fertigen.
Die Produktionsoptimierung kann Werkzeuge, Bereitstellungsbereiche, Bestandsprotokolle, das Anlagenlayout, die Beförderung und vieles mehr umfassen. Sie kann in den meisten Fertigungsbetrieben für nahezu jeden Produktionsprozess eingesetzt werden, um einen besseren Wert zu erzielen. Mit den Standards und Möglichkeiten von Industrie 4.0 ermöglicht die Datenanalyse in Echtzeit den Unternehmen, die sich ändernden Bedingungen und Abläufe im System zu verstehen. Ingenieure nutzen solche Erkenntnisse, um die Produktivität zu steigern und die Produktionsraten zu optimieren.
Es gibt jedoch versteckte Fallen bei der Prozessoptimierung, die Ingenieure vermeiden können, wenn sie die Produktionsoptimierung aus der Perspektive betrachten:
Verbesserte Bestandsaufnahme
Echtzeitdaten können Schwierigkeiten im Materialfluss aufdecken. Sie möchten keine verlegten oder ungenutzten Materialien oder Anlagen haben, daher brauchen Sie eine genaue Übersicht im Produktionsbereich. Die Mitarbeiter müssen die Materialien schnell erkennen und nach Prioritäten ordnen, um eine optimale Maschinenproduktivität zu erreichen.
Vergeudeter Platz
Verschwendeter Platz ist ein nicht oder nur unzureichend genutzter Bereich. Er erhöht die Kosten für die gesamte Produktionslinie und kann die Produktionswege behindern oder vergrößern. Im schlimmsten Fall wird er zur Lagerung von Material verwendet, ohne dass klar ist, was damit geschehen soll.
Engpässe
Staus können Arbeitsunterbrechungen in vorgelagerten Produktionsprozessen auslösen. Wenn beispielsweise die Leistung einer Arbeitsstation optimiert wird, kann dies zu einem Engpass führen, der sich aus dieser Erhöhung der Leistung ergibt.
Nur auf den Prozess konzentrieren
Wenn zu viele Bestände zu lange gebunden sind, schadet dies dem Cashflow, und aufgrund der mehrfachen Umlagerungen können auch die Arbeitskosten steigen, wenn die Produkte unnötig von Station zu Station bewegt werden.
Der wichtigste Unterschied zwischen Produktions- und Prozessoptimierung besteht darin, dass bei der Prozessoptimierung unnötige Schritte in einem bestimmten Prozessschritt innerhalb des Produktionssystems eliminiert werden. Bei der Produktionsoptimierung hingegen wird versucht, das System selbst zu optimieren. Daher erfolgt die Optimierung auf der Grundlage von Echtzeitdaten, um die Durchflussraten, die Maschinenanordnung, die Auslastung der Arbeitskräfte und andere Faktoren zu untersuchen und die physische Leistung und das Design des gesamten Produktionssystems zu verbessern.
Die Prozessoptimierung umfasst unter anderem folgende Schritte:
- Ermittlung der prozessspezifischen Probleme
- Untersuchung des Ist-Zustandes, um den Soll-Zustand zu erreichen (erfahren Sie mehr über die Verfolgung von Objekten mit RFID Tracker)
- Überprüfung des Unterschieds, um die Ergebnisse zu sehen
- Beobachtung der Veränderung, um sie auf Kurs zu halten
Die Produktionsoptimierung umfasst Schritte wie:
- Ändern des Anlagenlayouts
- Modifizierung oder Neuanordnung von Maschinen und Werkzeugen am Einsatzort
- Einführung neuer WIP-Verfahren (Work-in-Process)
- Schulung von Bedienern und Technikern im Umgang mit automatischen Alarmen und Erkenntnissen aus dem Überwachungssystem, um alte Gewohnheiten abzuschaffen
- Schaffung neuer interner Verfahren für die Bestandslieferung (sehen Sie sich die Möglichkeiten von RTLS an)
- Bewertung der Anordnung von Monitoren und Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI)
Der WEg zur Wegeoptimierung in der Fertigungshalle
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Industrie 4.0 nicht nur eine datengesteuerte Produktion, sondern auch Änderungen, um Verschwendung zu beseitigen und letztendlich die Produktionsleistung zu optimieren und die Kosten zu senken. Eine geeignete Methode zur Identifizierung, Reduzierung und Beseitigung von Verschwendung in einem Montageprozess ist:
- Die Aufschlüsselung des Prozessablaufs
- Die Identifizierung von Verschwendung
- Überprüfung, ob der Prozess in eine effizientere Anordnung umgewandelt werden kann
- Überlegungen zu einem besseren Flussmuster mit weiteren Flussanordnungen oder Transportwegen
- Eine Überlegung, ob alles, was in jeder Phase getan wird, notwendig ist und was passieren würde, wenn zusätzliche Aufgaben wegfallen würden.
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Mit dem zunehmenden Grad der Digitalisierung im Fertigungsbereich werden Daten für die Prozessüberwachung, -analyse und -optimierung verfügbar. Es gibt viele Bereiche, in denen die Analytik die Gesamtleistung einer Fabrik verbessern kann, z. B. durch das Aufdecken von Engpässen und Anomalien. Doch zunächst werden Daten benötigt, um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen (1-5).
Ein Aspekt, der bereits erwähnt wurde, ist die Gewährleistung kurzer Transportwege. Das Layout einer Fabrik ist ein entscheidender Faktor für die Optimierung der Produktivität von Produktionslinien. Diese Optimierung umfasst vor allem die Positionen der Werkzeugmaschinen in Bezug auf die Orte, an denen Versorgungsgüter angeliefert werden und andere Werkzeuge stationiert sind. Wenn genügend Material in der Nähe der Arbeitsvorgänge aufbewahrt wird, verringert sich die Lagerhaltung und der Materialtransport wird verkürzt. Der Materialtransport kann verbessert werden, indem entweder das vorhandene System besser genutzt oder die notwendigen Schritte reduziert werden, z. B. durch den Einsatz von Gabelstaplern, automatisierten Transportgeräten und Hebehilfen für den manuellen Transport.
Die Optimierung des Layouts in der Werkstatt kann jedoch eine Herausforderung darstellen:
- Eine automatische Optimierung ist teuer - wegen der großen Anzahl möglicher Lösungen.
- Nicht modellierte Randbedingungen sind unerwartet und führen zu Fehlern
- Manuelle Optimierung durch Experten ist schwierig - es gibt viele Parameter
Erfahren Sie mehr über Echtzeit Lokalisierung
Trotz der Herausforderungen ist die Optimierung der Produktion ein Muss, und die Gestaltung der Werkshalle ist ein Teil davon. Da die Technologie zur Verfügung steht, erkennen einige Unternehmen die Notwendigkeit, Maschinen zu verlagern oder das gesamte Fabrikdesign zu ändern.
So wichtig der Materialfluss ist, so entscheidend ist auch der Weg der Arbeiter. Unnötige Wege können die Produktivität einer Fabrik beeinträchtigen, da die Maschinen möglicherweise auf Arbeiter warten müssen, die eine andere Maschine bedient haben und aufgrund der großen Entfernung zwischen den Maschinen noch unterwegs sind.
Oftmals sind Wegeprobleme für die Arbeiter in der Layout-Planungsphase nur schwer zu berücksichtigen, z. B. wenn sich eine Produktionslinie im Laufe der Zeit ändert (z. B. durch den Austausch von Maschinen), neue Produktionslinien hinzukommen oder sich die Arbeitszeiten ändern. Es gibt jedoch zahlreiche Ansätze, um die Wegeführung der Arbeiter während der Produktion zu unterstützen, z. B. visuelle Hinweise auf dem Boden oder die Bereitstellung des besten Weges zum nächstgelegenen Maschinenterminal. Es ist auch möglich, die Positionen von beweglichen Teilen, wie z.B. gemeinsam genutzte Werkzeugbehälter, zu optimieren.
Die Verfolgung von Material (Carrier Tags) oder Arbeitern (Wearables) behebt den Datenmangel und speist die Weganalyse. Sie liefert die notwendigen Informationen, um typische Arbeitswege (Flüsse) zu rekonstruieren und ist die Grundlage für den nächsten Schritt: die Optimierung der Wege. Darüber hinaus gibt sie Aufschluss darüber, welche Teile des Layouts am vielversprechendsten für eine Optimierung und am besten für eine Verlagerung geeignet sind.
Wenn Sie die Engpässe und die verlorenen "Meter" sehen, wissen Sie sofort, worauf Sie sich bei der Neugestaltung Ihrer Produktionsstätte konzentrieren müssen. Dies ist der entscheidende Schritt zu einem verbesserten Betriebslayout, das Verschwendung in Form von unnötigen Bewegungen, ineffizienten Transporten und Leerlaufzeiten von Maschinen und Mitarbeitern reduziert oder beseitigt. Als Ergebnis der Optimierung des Hallenlayouts könnten wir beispielsweise die Verlagerung von Arbeiten oder Maschinen, Transportmittel wie Förderbänder, Investitionen in zusätzliche Transportfahrzeuge (z. B. Gabelstapler) oder Automatisierung empfehlen.
Resümee
Bei der Optimierung einer Fertigung geht es nicht nur um die Optimierung von Prozessen. Maschinen, Materialien, Personal und der Weg dazwischen sind entscheidend für die Steigerung der Produktivität in Ihrer Fertigung. Eine Analyse der aktuellen Muster, der Prozessschritte, der Engpässe und der Verschwendung in Form von verlorener Zeit ist entscheidend, um auch die kleinste Verbesserung zu erzielen. Ein neues Layout der Fertigungshalle kann eine Folge davon sein.
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Quellen:
(1) Tripathi, V.; Chattopadhyaya, S.; Mukhopadhyay, A.K.; Sharma, S.; Li, C.; Di Bona, G. A Sustainable Methodology Using Lean and Smart Manufacturing for the Cleaner Production of Shop Floor Management in Industry 4.0. Mathematics 2022, 10, 347. https://doi.org/10.3390/math10030347
(2) A. P. Singh and M. Yilma, "Production floor layout using systematic layout planning in Can manufacturing company," 2013 International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT), Hammamet, Tunisia, 2013, pp. 822-828, doi: 10.1109/CoDIT.2013.6689649.
(3) J. Balakrishnan and C.H. Cheng, "Multi-period planning and uncertainty issues in cellular manufacturing: A review and future directions," European Journal of Operational Research, Ed.177, 2007, pp. 281-309
Anmerkung: Dieser Artikel wurde am 21. Oktober 2024 aktualisiert
