Produktionsplanung in der Industrie 4.0

HAGENBERG/STEYR. Im Sinne von smart production gehen der Batterie-Produzent Banner und der ERP-Abieter oxaion gemeinsam mit dem Forschungspartner FH Oberösterreich (Campus Hagenberg und Steyr) einen neuen Weg: Unter der Initiative „Produktion der Zukunft“ wurde jetzt das gemeinsame und von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderte Forschungsprojekt „Integrated Methods for Robust Production Planning and Control" ins Leben gerufen. Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines revolutionären und zur bisherigen Planung komplementären Verfahrens. Durch Virtualisierung, Simulation und heuristischer Optimierung soll die Planung hinsichtlich Stabilität, Robustheit und Kosteneffizienz verbessert werden.

Auf dem Weg in die vierte industrielle Revolution öffnen sich permanent neue Forschungs- und Entwicklungsfelder: Automatisierte Produktionsplanungsoptimierung z.B. meint die IT-gesteuerte Analyse und Überwachung von Produktionsplanungsprozessen und ist bis dato wenig verbreitet. „Anstatt etwa auf ein ERP-System mit integrierter PPS-Lösung zu vertrauen, überlassen viele Unternehmen es noch immer ihren Mitarbeitern in den Produktionsabteilungen, die operativen Entscheidungen zu treffen - eine Aufgabe, die aufgrund steigender Marktvolatilität und Komplexität der Produktionsprozesse zunehmend schwierig wird", gibt Markus Hufnagl, Geschäftsführer von oxaion in Österreich, die aktuelle Lage wieder. Produzierenden Unternehmen entgingen dadurch jährliche Einsparungen in Millionenhöhe. „Für die ohnehin unter hohem Kostendruck leidenden Standorte in Österreich, Deutschland und der Europäischen Union wären solche Einsparungen natürlich eine Möglichkeit, in den kapazitativen Ausbau und die Modernisierung zu investieren."

Interdisziplinäres Forschungsprojekt zur virtuellen Fabrik
Der ERP-Anbieter oxaion und Banner Batterien verfolgen deshalb in Kooperation mit der Fachhochschule OÖ (FH OÖ) als Forschungspartner einen revolutionär neuen Ansatz: Ein von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) initiiertes Forschungsprojekt soll dazu führen, dass Unternehmen künftig Einsparungspotenziale in der Produktionsplanung voll identifizieren und ausschöpfen können.

Mittels des am FH OÖ Campus Steyr entwickelten Simulationsgenerators SimGen werden Produktionsprozesse des Linzer Batterieherstellers ganzheitlich abgebildet und analysiert. Das daraus entstehende virtuelle Produktionsunternehmen wird - genau wie in der Realität - über weit verbreitete Planungsmethoden wie z.B. MRP-II bzw. PPS (Produktionsplanung und -steuerung) gesteuert und so abgestimmt, dass die realen und virtuellen Unternehmenskennzahlen übereinstimmen.

Virtuelle Testumgebung schafft stabile Parameter
Die angesprochenen Planungsmethoden besitzen jedoch in der Verzahnung mit ERP-Systemen eine Vielzahl an Parametern, die für die Effizienz der Produktion entscheidend sind. In den entsprechenden Abteilungen ist daher ein hoher operativer Aufwand notwendig, um bspw. nicht optimal eingestellte Planungsmethoden auszugleichen. Ebenso treten häufig unnötig hohe Materialbestände, Lieferverzögerungen, etc. auf. Die Lösung: Mittels der am FH OÖ Campus Hagenberg entwickelten, virtuellen Optimierungsumgebung HeuristicLab werden die Planungsparameter hinsichtlich Kosteneffizienz und Liefertreue durch den Einsatz simulationsbasierter Optimierung verbessert. Optimierung heißt in dem Fall, ein Gleichgewicht zwischen kosteneffizienten, aber auch stabilen bzw. robusten Parametern herzustellen. Im Verlauf werden die Testdaten dann permanent geprüft und bewertet, um aus den Erkenntnissen schließlich neue Optimierungsmethoden zu entwickeln. Auch sollen über die verbesserten Parameter wichtige Erkenntnisse zur Höhe der Einsparungspotenziale gewonnen werden.

Die Fachhochschule OÖ erforscht u.a. Methoden und Anwendungen, die für Verbesserungen in produzierenden Unternehmen sorgen. Das Besondere an diesem Projekt ist der komplementäre Ansatz. "Anstatt neue Planungsverfahren wie MRP oder Kanban zu erfinden oder zu ersetzen, erforschen wir Methoden, um deren Parameter zu optimieren und damit bessere Ergebnisse mit diesen ERP-Standardplanungskonzepten zu erzielen. Der Vorteil ist, dass diese Verfahren in Unternehmen weit verbreitet und bekannt sind", so Klaus Altendorfer, Forscher am FH OÖ Campus Steyr. Und Andreas Beham, wissenschaftlicher Mitarbeiter am FH OÖ Campus Hagenberg, ergänzt: "Die Optimierung dieser Parameter ist besonders spannend, da Robustheit und Stabilität wesentliche Kriterien für die Akzeptanz darstellen. Die kostengünstigste Lösung ist nicht immer flexibel genug, um Marktschwankungen abdecken zu können."

Mehrwert für fertigende Unternehmen
Für den Projektpartner oxaion ist der Nutzen klar: ERP-Anbieter, die es schaffen, Optimierungs- und Simulationssysteme hinsichtlich der Planung von Produktionsmengen und -Terminen in ihrem System optimal abzubilden und es somit dem Kunden ermöglichen, diese schnell umzusetzen, unterscheiden sich hinsichtlich Reaktionszeit und -fähigkeit von Mitbewerbern. „Mit dem Output des gegenwärtigen Forschungsprojekts generieren wir einen einzigartigen Mehrwert, der sich deutlich vom aktuellen Wettbewerb abheben wird", ist  Markus Hufnagl überzeugt.

Einzigartig sei, dass aufgrund variabler Zielvorgaben über Optimierungs- und Simulationssysteme die optimalen Dispositionsparameter zur Planung ermittelt und in das ERP-System ausgegeben werden können. „Wir sind dann nicht nur in der Lage, die Planung von Produktionsmengen und -terminen, etc. optimal zu berechnen und abzubilden, sondern den Anwendern auch insgesamt viel bessere Informationen aus diesem Bereich zur Verfügung zu stellen." Für fertigende Unternehmen ergeben sich daraus in der Tat viele Vorteile, z.B. niedrigere Fertigungskosten durch optimalen Personal-, Maschinen und Materialeinsatz, geringere Stillstandzeiten, genauere Liefertermine sowie ein optimaler Einsatz von Energie und anderen produktionsrelevanten Ressourcen.

Banner Batterien geht dem digitalen Wandel entgegen
Genau diese Synergieeffekte wird auch der langjährige oxaion-Anwender und Projektpartner Banner mit dem aktuellen Forschungsprojekt abschöpfen: Die interne SCM-Abteilung (Supply Chain Management) des erfolgreichen Batterieherstellers arbeitet laufend an der Verbesserung der internen Prozesse. Da Banner einerseits automotiver Erstausrüster mit Starterbatterien ist, aber auch den Aftermarket beliefert und der Absatz einer saisonalen Schwankung unterliegt, ist die Produktionsplanung im Hinblick auf Termine und Losgrößen keine leichte Sache.

„Beschränkte Produktions- und Lagerkapazitäten sowie schwankende Rohstoffpreise machen die Aufgabe nicht gerade leichter", führt Reinhard Bauer, Leiter Supply Chain Management bei der Linzer Banner GmbH, aus. Christian Ott, Leiter IT & Organisation: „Unser Ziel ist es daher, die Mitarbeiter in der Planung auf die bestmögliche Art und Weise zu unterstützen. Durch leistungsfähige, zukunftsorientierte, digitale Lösungen wollen wir mittelfristig die Effizienz massiv steigern und gleichzeitig die Qualität der angebotenen Leistungen erhöhen.“ (pj)