Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen sowie Steigerung der Ressourceneffizienz durch eine zustandsorientierte Steuerung der Produktionsabläufe in Kalksandsteinwerken - Betriebsbegleitende Simulation unter Einbindung von Echtzeitdaten

 

Das Projekt zielt darauf ab, die bereits entwickelte Methodik zur Anwendung einer Materialflusssimulation in Kalksandsteinwerken (KSW) auf die Steuerung und Regelung der Produktionsabläufe hin auszulegen. So sollen Aufträge nicht mehr ausgehend von einem Planzustand, sondern ausgerichtet am gegenwärtigen Ist-Zustand der Produktion, ressourcenoptimal eingesteuert werden. Diese betriebsbegleitende Simulation ist zusätzlich in der Lage, Abweichungen automatisch vorauszuberechnen bzw. zu identifizieren und bei Bedarf gegenzusteuern. So findet das langfristig planerisch eingesetzte Simulationstool den Weg in die kurzfristige Regelung der Produktionsabläufe.

Um das zu erreichen, werden nach der Konzeption einer auf KSW zugeschnittenen IT-Infrastruktur zum Echtzeitzugriff auf Betriebsdaten, Modelle entwickelt und validiert, die durch Kopplung von Simulation und Algorithmen zügig ressourcenoptimale Produktionsabläufe errechnen, welche auf dem momentanen Stand der Produktion aufsetzen. Durch die Echtzeitanbindung können zusätzlich Methoden entwickelt werden, die aus erfassten Fertigungsdaten heraus Abweichungen von den vorgegebenen Produktionsabläufen durch mathematische Modelle prognostizieren bzw. identifizieren und auf diese automatisiert mit einer optimierten Umplanung reagieren.

Als Ergebnis wird eine an verschiedenen Testmodellen validierte Methodik für ein Unterstützungssystem erwartet, durch das die Produktion nahezu ohne Personaleinsatz ressourcenoptimal eingelastet ist. Zusätzlich kann dieses Tool zur Absicherung von Investitionen/Modernisierungen, zur Überwachung und Regelung der Fertigung verwendet werden.

Aufgrund fehlender Experten zur Entwicklung der vorgestellten Methodik blieben speziell KMU diese Neuerungen vorenthalten. Durch die fortlaufende, automatisierte Überwachung und Steuerung können nun aber alle operativen Abläufe trotz Fachkräftemangels und Kostendruck konstant auf einem ressourceneffizienten Niveau gehalten werden.

Ergebniszusammenfassung:

Mit diesem IGF-Projekt wurde die bereits im Rahmen des IGF-Projektes 17554-N entwickelte und erfolgreich getestete Methodik zur Anwendung einer Materialflusssimulation in Kalksandsteinwerken auf die Steuerung und Regelung der Produktionsabläufe übertragen. So liegt nunmehr das erforderliche Basiswissen vor, Fertigungsaufträge nicht mehr ausgehend von einem Planzustand, sondern ausgerichtet am gegenwärtigen Ist-Zustand der Produktion, ressourcenoptimal zu können. Die betriebsbegleitende Simulation ist in der Lage, Abweichungen automatisch vorauszuberechnen bzw. zu identifizieren und bei Bedarf gegenzusteuern. Dazu wurden nach der Konzeption einer auf KS-Werke zugeschnittenen IT-Infrastruktur zum Echtzeitzugriff auf Betriebsdaten, Modelle entwickelt und validiert, die durch Kopplung von Simulation und Algorithmen zügig ressourcenoptimale Produktionsabläufe errechnen, welche auf dem momentanen Stand der Produktion aufsetzen und Optimierungen ermöglichen. Als Ergebnis liegt eine an verschiedenen Testmodellen validierte Methodik für ein Unterstützungssystem vor, durch das die Produktion ressourcenoptimal eingelastet werden kann. Zusätzlich kann dieses Tool zur Absicherung von Investitionen und Modernisierungen sowie zur Überwachung und Regelung der Fertigung verwendet werden. Somit ist erstmalig eine Methodik aufgezeigt, wie Fertigungsabläufe auf Basis von Echtzeitdaten ganzheitlich optimiert werden können, indem die Simulation als digitaler Zwilling die Kernfunktion bei der proaktiven und reaktiven Regelung einnimmt.

Das Forschungsziel wurde erreicht.