Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Methode zur optimalen Planung des Umzugs von Fabrikobjekten im Zuge der Realisierung eines neuen Fabriklayouts

Die Realisierung eines neuen Layouts, durch den Umzugs von Fabrikobjekten, ist einer der größten Aufwands- und Kostentreiber von Fabrikplanungsprojekten mit dem Charakter einer Fabrikreorganisation. Der Umzug von Fabrikobjekten kann bspw. die Schritte Demontage, Transport, Montage sowie Vorbereitung von Fundamenten oder Medienversorgung umfassen. Die Erstellung eines Umzugsplans ist eine komplexe Planungsaufgabe, die einen großen Erfahrungsschatz sowie eine umfassende Planungskompetenz voraussetzt. Derzeit gibt es für die Umzugsplanung keine methodische Unterstützung, mit der sowohl zeitliche (Vorgänger-Nachfolger-Beziehungen der Umzugsschritte) als auch räumliche (Flächenbedarf der Umzugsschritte) Restriktionen berücksichtigt werden können.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methode zur optimalen Planung des Umzugs von Fabrikobjekten im Zuge der Realisierung eines neuen Fabriklayouts unter Berücksichtigung zeitlicher und räumlicher Restriktionen. Dabei soll für den Fall einer Reorganisation des Layouts einer bestehenden Fabrikhalle bei laufendem Betrieb die optimale zeitliche Abfolge von Umzugsschritten mittels Verfahren des Operations Research ermittelt werden. Die zentrale Innovation besteht in der erstmaligen Kombination der Problemstellungen aus Graphentheorie (zeitliche Restriktion) und Facilitiy Layout Problem (räumliche Restriktion) zur Modellierung des Umzugsplanungsproblems.

Die Bereitstellung eines umfassenden Leitfadens sowie die generische Implementierung der Methode in einem lizenzfreien Softwaredemonstrator ermöglichen einen unternehmensspezifischen Einsatz. Eine Anwendung der Methode ist somit sofort ohne zusätzliche Anpassungen möglich. Mit Hilfe der Projektergebnisse werden KMU in die Lage versetzt einen Fabrikumzug selbstständig zu planen oder den Umzugsplan von Dienstleistern kritisch zu hinterfragen. Darüber hinaus sollen durch den Optimierungsansatz die Umzugsdauer und Produktionsausfallzeiten minimiert werden.

Ergebniszusammenfassung:

Die Planungsmethode zur Erzeugung optimaler Umzugspläne fußt auf einem mathematischen Optimierungsmodell. Hierfür wurden vorab ermittelte Anforderungen in Restriktionen überführt und wiederum als Nebenbedingungen formuliert. Die Zielfunktion des Modells setzt sich aus der Minimierung der Umzugsdauer und einer Minimierung der Stillstandzeiten der Fabrikobjekte zusammen. Die auf dem Modell aufbauende Methode zur Erzeugung optimaler Umzugspläne basiert auf einem Genetischen Algorithmus als heuristisches Lösungsverfahren. Zur einfachen Anwendung der Projektergebnisse wurde die Planungsmethode in einem vorwettbewerblichen Software-Demonstrator mit zugehörigem Leitfaden implementiert. Der Demonstrator bietet Nutzern neben der Durchführung eines Optimierungsdurchlaufs auch die Möglichkeit, vorgegebene Umzugs-Reihenfolgen auf Machbarkeit zu prüfen. Abschließend wurden die Planungsmethode und der Software-Demonstrator mittels Praxisbeispielen validiert.

Die Forschungsergebnisse liefern praxisorientierte Lösungen für produzierende Unternehmen, Fabrikplanungs- und Umzugsdienstleister. Durch die Nutzung der Optimierungsmethode und des Software-Demonstrators als objektive Entscheidungsunterstützung werden KMU in die Lage versetzt, verschiedene Alternativen in der Durchführung eines Fabrikumzuges zu ermitteln und zu bewerten. Der Vorteil gegenüber bisherigen Verfahren liegt besonders in einer erhöhten Planungs- beziehungsweise Entscheidungssicherheit, wodurch das Risiko eines zeitverzögerten Umzugs durch Fehlplanungen vermieden wird. Ferner wird der notwendige Planungsaufwand deutlich reduziert. Darüber hinaus liefert das Forschungsvorhaben eine Entscheidungsgrundlage, welche Fragestellungen proaktiv in der Phase der Planung des Fabrikumzugs beantwortet werden müssen (z. B. Schaffung produktionsfreier Zeiträume) und welche Entscheidung unter welchen Rahmenbedingungen sinnvoll sein kann.