Fertigungs-Simulation

Über mich

Mein Name ist Mathias Priesterjahn. Ich erstelle seit 20 Jahren dreidimensionale Computermodelle von bereits existierenden oder in Planung befindlichen logistischen Systemen und Fertigungsanlagen. Die Motivation meiner Kunden ist immer die Gleiche: Schaffung von Planungssicherheit unter Ausschöpfung aller Optimierungsmöglichkeiten noch vor der Realisierung.

Ob und in welchem Umfang Simulationsmodelle bei der Prozessgestaltung zum Einsatz kommen, hängt natürlich von der Größe der Aufgabe und der Komplexität des Systems ab. In kleinen Arbeitssystemen sind die Six Sigma Toolbox, Lean-Strategien oder auch die REFA-Methodensammlung gute Werkzeuge zur Prozessgestaltung und Optimierung.

In kombinierten und unter Zufallseinfluss interagierenden Arbeitssystemen beschreiben und visualisieren Simulationsmodelle komplexe Zusammenhänge und ihre Auswirkung auf betriebswirtschaftliche Kennzahlen.

Simulationsmodelle bringen ihre Produkt-, Anlagen- und Fabrikplanung in Punkto Geschwindigkeit, Zweckmäßigkeit, Wirtschaftlichkeit und Visualisierung auf ein ganz neues Level. Ich unterstütze sie dabei.

Simulation ist für mich nicht nur Profession, sondern auch Leidenschaft...

Ihr Mathias Priesterjahn

Palettenfördertechnik

In jeder Produktion oder Fertigungslinie müssen Teile transportiert werden. In diesem Beispiel werden Europaletten auf 3 Bahnen, aus jeweils 2 Taktstrecken bestehend, nach Farbe sortiert. Palettenfördertechnik besteht fast immer aus einer Kombination von Rollen- und Kettenförderelementen, als Einzelplatz oder Taktstrecke ausgeführt, aus Eckumsetzern, Drehtischen und manchmal auch in Kombination mit Etagenhebern.

Für die Modellierung spielt es aber keine Rolle ob es sich um Europaletten, Kleinladungsträger oder Werkstückträger handelt, ob der Transport innerhalb der Linie, zwischen den Linien oder über ein Boden- bzw. Hochregallager führt.

Roboter

Roboter sind in nahezu jeder Produktionslinie zu finden. Sei es zur Ver- und Entsorgung von Maschinen oder zur Be- und Entladung von Ladungsträgern. Manchmal sind Roboter sogar direkt in den Bearbeitungsprozess involviert indem sie das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses über die Werkzeuge führen. Dem Einsatz von Robotern scheinen keine Grenzen gesetzt zu sein. Visionsysteme und Werkzeugwechselsysteme machen sie flexibler denn je. Relativ jung und eher weniger verbreitet ist die kollisionsfreie Zusammenarbeit von Roboter und Mensch innerhalb eines gemeinsamen Arbeitsbereiches. Fortschritte auf dem Gebiet der Mensch-Roboter-Kollaboration lassen enorme Produktivitätssteigerungen erwarten, insbesondere auch durch den Wegfall der Schutzkreisrestriktion.

Portal

Es gibt verschiedene Arten Bearbeitungs-Zentren mit Teilen zu versorgen. In diesem Beispiel erfolgt der Teiletransport mittels der sogenannten Überkopfbeladung. Eine Katze mit zwei Greifern tauscht in der Maschine mit dem linken Greifer das Fertigteil gegen ein Rohteil und mit dem rechten Greifer ein Halbteil von der ersten in die zweite Spannung. Man kann an dem blauen Balken über der Maschine gut erkennen, dass die Maschinen auf das Portal warten müssen. Das Transportsystem ist der Engpass. Wie kann man diesen Engpass auflösen?

Portal, die Lösung

Bezug nehmend auf das vorangegangene Beispiel wurde in diesem Fall die Katze mit zwei Greifern gegen zwei unabhängige Katzen mit jeweils nur einem Greifer getauscht. Durch diese Trennung können die Prozesse Be/Entladung und Spannungswechsel teilweise parallel erfolgen. Die Maschinen können rechtzeitig versorgt werden. Das Transportsystem ist nicht länger der Engpass, im Gegenteil: Es bestehen noch Reserven für weitere Leistungssteigerungen an den Maschinen.

Palettierung

In diesem Beispielmodell werden Dosen von einem Roboter europalettiert. Der Roboter nimmt 8 Dosen auf und setzt sie auf die Zielpalette ab. Eine komplette Ebene wird durch eine Matte abgeschlossen. Mit 6 Ebenen ist die Palette komplett und wird durch die Kettenfördertechnik gewechselt. Der Austausch der leeren und vollen Paletten erfolgt in der Nebenzeit durch einen Gabelstapler.

Mensch ärger Dich nicht!

Haben Sie dieses Spiel schon einmal mit 6 Personen gespielt? Ich habe es lange geschafft auch der Variante mit 4 Spielern zu entgehen. Bis zu dem Tag an dem eine 7-jährige all ihren Charme benutzt hat um die komplette Familie für dieses Spiel zu akquirieren. Nach 45 min hatte dann auch der erste Spieler einen Stein im Ziel. Nach 2.5 Stunden jeder Spieler einen Stein und ein Spieler sogar schon 2. Der Sieger wurde zur Erleichterung Aller ausgerufen und das Spiel vorzeitig beendet. Natürlich interessierte alle Beteiligten wie lange das Spiel bis zum regelkonformen Ende gedauert hätte. Da diese Frage mit allem Charme der Welt im realen Leben nicht zu beantworten ist (wer spielt schon 5 oder mehr Stunden „Mensch ärger dich nicht“ ?) habe ich das Spiel simuliert. Die Simulationsergebnisse haben uns nicht nur gezeigt, wie lange wir noch hätten spielen müssen, sondern auch welche Strategie die Beste ist und wie oft man sich eigentlich ärgern muss. Auf Grund der Ergebnisse haben alle Beteiligten die richtige Entscheidung getroffen: Nie mehr „Mensch ärger Dich nicht!“ mit 6 Personen!

Nicht das Modell, die Modellierung ist Gewinn

Hat sich ein Unternehmen einmal entschlossen ein Simulationsmodell zu erstellen, stehen interner Projektleiter und externer Simulationsexperte vor einem sehr spannenden Weg. Zur Erstellung des Modelles der realen Anlage muss jeder, zur Erreichung des Modellierungszieles relevante, Prozess aufgenommen und beschrieben werden. Ein Prozess zeichnet sich immer durch einen Zeit- und Platzverbrauch, die Interaktion mit vor- und nachgelagerten Prozessen und die Integration in ein ggf. vorhandenes übergeordnetes Steuerungssystem aus. Ferner generiert ein Prozess Ereignisse wie bspw. Störungen, die auch auf die Nachbarprozesse und das Gesamtsystem wirken. All diese Informationen müssen vom Projektteam beschafft und modellierungsfähig aufgearbeitet werden. Während dieser Projektphase kommen Informationen ans Licht die im Tagesgeschäft überhaupt nicht wahrgenommen werden. Im Rahmen der Modellierung ergibt sich ein detailliertes Gesamtbild der Anlage aus der „Vogelperspektive“. Im Zeitraffer treten Anlagensituationen auf die in der Praxis ebenso vorhanden, aber nur zufällig beobachtet werden können und nicht reproduzierbar sind. Der Erkenntnisgewinn ist enorm, unglückliche Abläufe in Materialfluss und Steuerung werden inklusive der Problemlösung offensichtlich. Alle direkt und auch indirekt am Projekt Beteiligten kommen an einen Tisch und diskutieren gemeinsam Problemlösungen. Die anschließende, vor allem quantitative, Bewertung von Maßnahmen stellt den letzten Schritt und Abschluss der Simulationsstudie dar. Rückblickend aber war der Weg mindestens genauso wichtig wie das Ergebnis.
Erfolgsfaktor Fehler

Unseren Kindern sagen wir: „Aus Fehlern wird man klug.“ Wagen wir im Berufsleben Fehler? Nein. Wir wagen nichts, wir versuchen uns immer auf der sicheren Seite zu bewegen. Fehler sind es etwas Schlechtes und deshalb machen wir sie nicht. Wir versuchen es nicht einmal! Haben sie schon einmal ein Computerspiel gespielt? Wenn ja, waren sie garantiert schon einmal an einem Punkt, an dem sie nicht mehr weiterwussten. Dann haben sie die verrücktesten Sachen ausprobiert um weiterzukommen und hatten damit Erfolg. Diesen unkonventionell errungenen Erfolg können sie auch in Ihrem beruflichen Alltag haben. Übertragen sie ihre Realität doch einfach in ein Simulationsmodell und machen sie Fehler so viel Sie wollen. Probieren sie alles aus. Sie werden überrascht sein, wie motivierend diese Konsequenzlosigkeit auf ihr Projektteam wirkt und Lösungen entstehen, an die sie so nie gedacht hätten. Stellen sie sich und Ihr Team auf die sichere Seite, indem sie Fehler machen.
Das bringt doch nix

Tagtäglich landen unzählige Verbesserungsvorschläge in digitalen Ticketsystemen oder ganz klassisch in umfunktionierten Briefkästen. Die Herausforderung für ein Unternehmen ist es nun, diese Verbesserungsvorschläge zu sichten, zu verstehen und von kompetenter Stelle bewerten zu lassen. Und dann ist da wieder der Faktor Zeit: Der Einreicher des Verbesserungsvorschlages hat sich wochenlang mit dem Thema befasst. So viel Zeit hat der Ansprechpartner für die Beurteilung nicht, er ist stark in das Tagesgeschäft und parallellaufende Projekte involviert. Und dann passiert es: Die Auseinandersetzung mit einer vielversprechenden Idee wird verschoben, dann lange vergessen und auf Nachfrage durch den Mitarbeiter als zu teuer oder unrealisierbar abgetan. Einverstanden - Die Trefferquote ist gering, aber wer würde geschenkte Lottoscheine deshalb wegwerfen? Machen sie sich die Mühe die Verbesserungsvorschläge Ihrer Mitarbeiter zu filtern, bei der Bewertung des Potentiales hilft Ihnen die Fertigungs-Simulation. Überprüfen Sie vollkommen risikofrei wieviel Verbesserung der Vorschlag tatsächlich bringt. Sie gewinnen in jedem Fall, ob sie eine Fehlinvestition vermeiden oder einen Hauptgewinn landen.
Historisch gewachsene Fertigungsstrukturen

Dieser häufig verwendete Spruch ist weder Entschuldigung noch Kapitulation, er ist das Resultat eines marktgetriebenen viel zu schnellen Wachstumes. Flächen sind begrenzt, bestehende Anlagen können im laufenden Betrieb nicht umgebaut werden und dem Wachstum in der Vertikalen sind Grenzen gesetzt. Aus der Not heraus entsteht ein Fertigungsablauf, den man so auf der grünen Wiese nie installiert hätte. Irgendwann gewöhnt man sich an das Provisorium, es wird zum Alltag den niemand mehr hinterfragt. In dieser Situation kann eine den Materialfluss darstellende Fertigungs-Simulation helfen, den unliebsamen Istzustand mit einem qualitativ und quantitativ bewertbaren Zukunftsszenario zu vergleichen. Durch Richtung des Materialflusses lassen sich Transportzeiten, Liegezeiten und Durchlaufzeiten reduzieren. Der umlaufende Bestand sinkt, die Reaktionsgeschwindigkeit steigt und es werden Flächen im Bestand freigemacht. Die Modellierung, insbesondere die animierte Gegenüberstellung von Ist und Soll ist ein guter Ausgangspunkt historisch gewachsene in moderne Fertigungsstrukturen umzuwandeln.
Spielraum für Experimente vor der Realisierung

Nichts ist so ungewiss wie die Zukunft. So stehen Unternehmen vor der Herausforderung schnell auf Änderung der Kundenwünsche reagieren zu müssen. Jede operative oder strategische Maßnahme will gut geplant sein, es gibt nur einen Versuch und der muss von Erfolg gekrönt sein. Auf dem Planer lastet damit ein hoher Druck. Er wird durch das Wissen nicht alle Alternativen umfassend untersuchen zu können weiter gesteigert. Meistens ist das Fehlen von Zeit und eines geeigneten planungsunterstützenden Werkzeuges die Ursache. All zu gern wird dieser Unsicherheit damit begegnet, Altbewährtes zu kopieren. So ist man wenigstens sicher, dass es funktioniert. Leider bleiben bei dieser Vorgehensweise enorme Potentiale unentdeckt. Die Simulation der Planungsalternativen hilft, die Maßnahmen zu identifizieren, die für das Unternehmen das größtmögliche Verhältnis zwischen Kosten und Nutzen darstellen. Fertigungs-Simulation spart nicht nur Kosten, sie sichert auch die Planung ab und gibt das gute Gefühl die richtige Entscheidung getroffen zu haben. Und das, bereits vor der Realisierung!