Motivation
Zur Steigerung der Produktionseffizienz von Einzelfertigern ist die synchronisierte Fertigung ein vielversprechender Ansatz, um die Effizienzvorteile einer Serienfertigung auf die Einzelfertigung zu übertragen. Aufträge werden nicht mehr einzeln durch die Fertigung geleitet und bearbeitet, sondern anhand geeigneter Kriterien gebündelt und synchron – gemäß einem produktionsweiten Takt – bearbeitet. Der große Vorteil liegt in der hohen Maschinenauslastung bei gleichzeitig geringerer Durchlaufzeit. Die Herausforderung besteht insbesondere darin, die jeweiligen Bearbeitungszeiten in den einzelnen Fertigungsschritten präzise abzuschätzen, da die Einzelfertigung oft mit einem hohen Anteil manueller Tätigkeit verbunden ist. Störungen, z.B. durch Komplikationen bei der Bauteilbearbeitung (der Notwendigkeit der Nacharbeit) oder Maschinenausfälle, bringen weitere Unsicherheiten in die Produktionsplanung.
Ziele und Vorgehen
Die Arbeiten in PARSyP zielen auf eine robuste Synchronisierung in der Einzelfertigung durch eine datengestützte, wahrscheinlichkeitsbasierte Auftragsfeinplanung. Auf Basis der eingehenden Analyse konkreter Anwendungsszenarien im Werkzeugbau sollen direkte, aber insbesondere auch indirekte Risiko- und Einflussfaktoren mit Wirkungen auf die Bearbeitungszeiten ermittelt werden. Methoden des Data Minings und von Big Data werden genutzt, um Zusammenhänge und Abhängigkeiten zwischen diesen Faktoren zu identifizieren. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse werden Modelle und Algorithmen zur Vorhersage von Bearbeitungszeiten erarbeitet, die für eine Planung künftiger Aufträge genutzt werden können (Predictive Analytics). Die Ergebnisse werden in einem SoftwarePrototypen zur unsicherheitsbehafteten, wahrscheinlichkeitsbasierten Produktionsfeinplanung umgesetzt und von den Anwendungspartnern aus dem Werkzeug- und Formenbau evaluiert. Weiterhin ist geplant, mittels geeigneter Methoden des Machine Learnings eine kontinuierliche Verbesserung der Vorhersagegüte durch den Abgleich von vorhergesagten Planwerten mit Istwerten zu erreichen. Hierdurch sollen Einzelfertiger befähigt werden, trotz unsicherer Bearbeitungszeiten eine synchronisierte Fertigung und damit erhöhte Kosteneffizienz und Termintreue zu etablieren.
Innovationen und Perspektiven
Der Werkzeugbau als klassische Einzelfertiger nimmt in der industriellen Fertigung eine besondere Stellung ein, da er die notwendigen Betriebs- und Hilfsmittel (Werkzeuge) für die Serienfertigung in vielen Branchen bereitstellt und damit die nachgelagerte Fertigung bezüglich Zeit, Qualität und Kosten massiv beeinflusst. Die zunehmende Digitalisierung der deutschen Industrie (Industrie 4.0) und die damit verbundenen Produktivitätssteigerungen sind beim eher handwerklich geprägten Werkzeugbau bislang kaum angekommen. Mit Hilfe des entwickelten Konzeptes und der implementierten Software könnten zukünftig auch im Werkzeugbau sowie in anderen Branchen der Einzelfertigung entsprechende Produktivitätssteigerungen erzielt werden.