Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Planungssystematik für die standardisierte Materialbereitstellung in der komplexen, variantenreichen Großgerätemontage mit geringen Stückzahlen

Die Montage von komplexen, variantenreichen Großgeräten in der Einzel- und Kleinserienfertigung erfolgt größtenteils im KMU-Umfeld. Da hier vorrangig manuelle Prozesse anzutreffen sind, ist zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit eine möglichst hohe Arbeitsproduktivität zu erreichen, welche maßgeblich von der Materialbereitstellung (MBS) beeinflusst wird. Die erschwerten Bedingungen im KMU-Umfeld führen zu einer geringen Standardisierung der MBS, einhergehend mit einer meist zeitgleichen und somit flächenintensiven, unübersichtlichen Anlieferung aller Komponenten zu Montagebeginn. Hieraus resultierten hohe Handlings- und Suchaufwände in der Montage. Die Anwendbarkeit etablierter MBS-Prinzipien aus der Serienfertigung ist aufgrund geringer Auflagehöhen, einer hohen vorherrschenden Variabilität und z. T. unvollständiger oder fehlerhafter Datengrundlage stark eingeschränkt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Planungssystematik, welche trotz Vorliegen einer hohen Komplexität im KMU-Umfeld die Standardisierung der MBS in der Einzel- und Kleinserienmontage von Großgeräten ermöglicht. Diese Systematik soll vier Funktionen beinhalten. Eine IT-basierte Entscheidungsunterstützung zur Auswahl bekannter sowie zu entwickelnder MBS-Prinzipien soll den Planungsaufwand reduzieren. Eine Funktion zur Erzeugung von dynamischen Layouts soll die sukzessive Anlieferung und somit Mehrfachbelegung der Flächen ermöglichen. Auf Basis dieser Planungsfunktionen sollen Tätigkeitsbeschreibungen für die Ausführung der MBS generiert werden. Da die Planung i. d. R. mit Änderungen und Ablaufstörungen verbunden ist, stellt die Synchronisierung von MBS und Montage ein wesentliches Erfolgskriterium der Systematik dar und ist in diese einzubinden.

Die Umsetzung der Planungssystematik in einem IT-Demonstrator auf Basis gängiger IT-Standards sowie lizenzfreier Software soll die Umsetzbarkeit und den Ergebnistransfer in die betriebliche Praxis von KMU unterstützen.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsvorhabens SySMaG war die Entwicklung einer Systematik zur Planung und Ausführung einer standardisierten Materialbereitstellung für die Großgerätemontage. Auf diese Weise sollten Rationalisierungspotenziale von KMU identifiziert werden, um durch eine erhöhte Produktivität die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und den nicht wertschöpfenden Zeitanteil sowie den für die Montage und Logistik erforderlichen Flächenbedarf zu minimieren.

Die Basis des Forschungsvorhabens war eine Literaturrecherche zu den theoretischen Grundlagen und dem Stand der Technik zum Thema Materialbereitstellung, auf deren Basis die Anforderungen an die zu entwickelnde Planungssystematik definiert wurden.

Den Ausgangspunkt der Planungssystematik stellt eine Planungsdatenbasis dar, mit deren Hilfe auftragsunabhängige Ähnlichkeiten bei der Auftragsneu- bzw. anpassungsplanung mit Hilfe von Praximitätsmaßen nutzbar gemacht werden. In der Folge können bekannte Planungscharakteristika deutlich einfacher in die Planung neuer Aufträge übernommen werden, sodass der personelle und zeitliche Planungsaufwand bei der Auftragsplanung signifikant reduziert und eine verbesserte Datennutzung in KMU forciert wird.

Zur Standardisierung der Materialbereitstellung wurde auf Basis des kombinatorischen Strip Packing Problems eine Heuristik zur Materialanordnung auf der Materialbereitstellungsfläche entwickelt, durch die die nicht wertschöpfenden Zeitanteile des Montagemitarbeiter, z. B. für Laufwege und Suchzeiten minimiert werden. Damit einhergehend wurde eine an die unternehmensindividuellen Rahmenbedingungen anpassbare Systematik zur Layouterzeugung und Steuerung der Materialbereitstellung entwickelt, durch die die Sekundäraufwände der Montagemitarbeiter ebenfalls reduziert werden. Sichergestellt wird die Einhaltung des Materialbereitstellungsplans durch die Anwendung des entwickelten Tools zur Ableitung standardisierter Tätigkeitsbeschreibungen für den Logistikmitarbeiter.