{"id":211,"date":"2019-02-25T17:19:24","date_gmt":"2019-02-25T16:19:24","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.zhaw.ch\/industrie4null\/?p=211"},"modified":"2019-02-25T17:19:26","modified_gmt":"2019-02-25T16:19:26","slug":"das-digitale-produktions-puzzle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.zhaw.ch\/industrie4null\/2019\/02\/25\/das-digitale-produktions-puzzle\/","title":{"rendered":"Das Digitale Produktions-Puzzle"},"content":{"rendered":"\n

Blogautor: Helmut Sedding<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Das Zeitalter der industriellen Massenproduktion machte mit der Einf\u00fchrung des Fliessbandes in der Automobilherstellung einen Sprung vorw\u00e4rts und wurde mit der Gr\u00fcndung des heutigen Wirtschaftsingenieurwesens nach Taylor wesentlich vorangetrieben. Eine seiner wichtigsten Aussagen ist, dass Produktion und deren Planung als zwei getrennte T\u00e4tigkeiten aufzufassen sind. W\u00e4hrend die Arbeiter sich auf einzelne Arbeitsvorg\u00e4nge spezialisieren, legen die Planer fest, in welcher Geschwindigkeit, in welcher Bewegung und durch welchen Arbeiter oder durch welche Maschine ein Arbeitsvorgang zu vollziehen ist. Dies erm\u00f6glicht eine arbeitsteilige und effektive Massenproduktion, ineinandergreifend und pr\u00e4zise wie ein Schweizer Uhrwerk. Eine solche Durchtaktung wird auch heute genutzt, wenn eine grosse Zahl gleicher Produkte hergestellt werden soll. Beobachten kann man dies in den vergangenen Jahren an den erstaunlich hohen Produktionsvolumina von Elektronikger\u00e4ten, wie dem Smartphone oder anderen Elektronikger\u00e4ten. Hier wird die jeweils neueste Ger\u00e4tegeneration \u00fcber einen sehr kurzen Zeitraum hergestellt und an die Kunden ausgeliefert, es ist also eine hohe Produktivit\u00e4t erforderlich. Es ist auch zu beobachten, dass die Produktzyklen, also die Abst\u00e4nde zwischen Produktgenerationen kurz sind. Nat\u00fcrlich entsteht bei den Kunden daraus auch eine Gewohnheit und eine Erwartungshaltung. Die \u00fcbertr\u00e4gt sich auch auf andere Ger\u00e4te wie zum Beispiel das Automobil. Es ist also auch hier n\u00f6tig, die Produktion rasch anzupassen. Diese Notwendigkeit wird zus\u00e4tzlich verst\u00e4rkt durch vermehrt schwer vorhersehbare Nachfrageschwankungen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n


Es ist demnach heutzutage notwendig, eine schnell reagierende Produktionsplanung sicherzustellen. Allgemein kann gesagt werden, dass daf\u00fcr heute eine Unterst\u00fctzung durch eine digitalisierte Produktionsplanung und -Steuerung notwendig ist. Ein Beispiel bei dem dies gut funktioniert ist die Fliessbandmontage des Automobils. Hier werden die Prozessdaten sorgf\u00e4ltig gepflegt, sodass es m\u00f6glich ist, die kombinatorisch herausfordernde Zuordnung von T\u00e4tigkeiten zu Werkern durch den Computer rechnerisch zu unterst\u00fctzen. Diese sogenannte Fliessbandabstimmung z\u00e4hlt zu einem der \u00e4ltesten kombinatorischen Optimierungsprobleme (Salveson, 1955 in Journal of Industrial Engineering). Ausgekl\u00fcgelte Algorithmen erlauben es heute, in Verbindung mit einer aktuell verf\u00fcgbaren Datenbasis, rasch und zielgenau eine Fliessbandabstimmung umzusetzen.<\/p>\n\n\n\n


Ein Einsatz solcher Algorithmen ist auch in anderen Szenarien heute durch die immer bessere Datenverf\u00fcgbarkeit gegeben. Wichtig ist dabei nicht nur eine Erfassung der n\u00f6tigen Daten, sondern auch eine Identifikation der eigentlichen Fragestellungen. F\u00fcr diese kann eine ad\u00e4quate Modellierung aufgebaut werden, die das Kernproblem umfasst und flexibel einsetzbar ist. Im Anschluss kann eine passgenaue, schnelle Algorithmik entwickelt werden. Die daraus entstehenden Handlungsempfehlungen k\u00f6nnen vom Planer dann genutzt und entsprechend umgesetzt werden. Im Idealfall ergibt sich dadurch nicht nur eine schnellere Planung, sondern auch ein optimiertes Ergebnis.<\/p>\n\n\n\n


Ein j\u00fcngst erschienenes Beispiel einer solchen Ergebnisoptimierung ist in der Materialplatzierung bei der Fliessbandmontage zu verzeichnen (Sedding, 2018 in IISE Transactions, Institute of Industrial and Systems Engineers<\/a>). Hier wird \u00fcber die entstehenden Laufwege entschieden, welche z.B. bei einem gro\u00dfen europ\u00e4ischen Automobilhersteller nicht unerheblich sind, sie liegen bei durchschnittlich 15% der Gesamtarbeitszeit. Diese sollen also m\u00f6glichst kurz sein. Sie lassen sich verk\u00fcrzen, indem man das Material entlang des Fliessbandes optimiert platziert. Eine Herausforderung ist jedoch, dass sich das Fliessband stets fortbewegt: Dadurch ver\u00e4ndern sich die Laufwege zwischen Arbeitspunkt und Material abh\u00e4ngig von der Zeit. Auch deswegen ist eine wegeoptimale Materialplatzierung entlang des Fliessbandes nur schwer zu berechnen; bereits bei zehn direkt nebeneinander gestellten Beh\u00e4ltern gibt es 3.6 Millionen m\u00f6gliche Anordnungen. Eine auf das Wesentliche konzentrierte Modellierung erm\u00f6glicht es jedoch, suboptimale F\u00e4lle auch rechnerisch schnell zu erkennen und erlaubt die Entwicklung einer schnellen Algorithmik. Diese findet auch f\u00fcr tats\u00e4chliche Problembeispiele eine L\u00f6sung in Sekunden. So kann sich ein Planer auf Wunsch rasch neue Platzierungsvorschl\u00e4ge erzeugen lassen und die Laufwege effektiv reduzieren. In unseren Tests wurden die Laufwege auf durchschnittlich 10% reduziert. Dies ergibt bei einem typischen Beispiel von 120 Werkern mit einem Jahressal\u00e4r von jeweils 0.1 M$ eine Reduktion der Arbeitskosten von \u00fcber 0.5M$ j\u00e4hrlich, alternativ kann in der frei gewordenen Zeit mehr produziert werden.<\/p>\n\n\n\n


Zusammenfassend erm\u00f6glicht eine Algorithmen-Unterst\u00fctzung in der Produktionsplanung, auch bei kurzen Produktzyklen und wechselnder Nachfrage eine rasche Handlungsf\u00e4higkeit sicherzustellen. Daf\u00fcr ist eine ad\u00e4quate Modellierung im Hinblick auf spezifisch zu entwickelnde kombinatorische Algorithmen n\u00f6tig. Sind Sie im Begriff, eine solche Herausforderung anzugehen, kontaktieren Sie uns gerne.<\/p>\n\n\n\n


Zur Digitalisierung der Produktion und daran anschliessenden Themen m\u00f6chten wir im \u00dcbrigen auch auf die diesj\u00e4hrige Konferenz unserer Industrie 4.0 Plattform mit dem Titel \u201eProduktion 4.0<\/a>: Planung und Steuerung von Produktionsprozessen in der digitalen Welt\u201c am 4. September 2019 in Winterthur einladen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Blogautor: Helmut Sedding Das Zeitalter der industriellen Massenproduktion machte mit der Einf\u00fchrung des Fliessbandes in der Automobilherstellung einen Sprung vorw\u00e4rts und wurde mit der Gr\u00fcndung des heutigen Wirtschaftsingenieurwesens nach Taylor wesentlich vorangetrieben. Eine seiner wichtigsten Aussagen ist, dass Produktion und deren Planung als zwei getrennte T\u00e4tigkeiten aufzufassen sind. 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