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Fabrikplanung erklärt
Stuart Nathan12. Oktober 20216 Minuten lesen

"Alles, was Sie schon immer über Fabrikplanung wissen wollten"

Was ist Fabrikplanung? Wie unterscheidet sie sich von der Produktionsplanung oder der Layoutplanung? Eine Einführung in die Optimierung des Raums, in dem die Produktion stattfindet.

Herzlichen Glückwunsch! Ihr nagelneues Fabrikgebäude ist jetzt fertig. Wahrscheinlich handelt es sich um eine recht einfache Konstruktion: ein gegossener Betonboden, vier Wände und ein Dach, mit Strom- und Wasseranschluss.

Aber in einem leeren Schuppen können Sie keine Produkte herstellen. Bevor Sie ihn als Produktionsbasis nutzen können, müssen Sie alles installieren, was Sie für die Herstellung Ihrer Produkte benötigen. Willkommen in der Welt der Fabrikplanung.

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Wie Produkte in einer Fabrik hergestellt werden

"Die meisten Unternehmen, die sich näher mit dem Thema Fabrikplanung befassen, haben oftmals bereits genaue Vorstellungen davon, wie die Fertigung ablaufen soll:"

  • Sie müssen Rohmaterialien und/oder Komponenten einführen.
  • Es gibt eine Reihe von einzelnen Schritten, in denen diese in die Form gebracht werden, die für den Einbau in das Produkt erforderlich ist, und dies kann mit Hilfe von Maschinen geschehen.
  • Es wird Montageschritte geben, die von Menschen oder Robotern durchgeführt werden können.
  • Es kann eine Endbearbeitungsphase geben, wie zum Beispiel Polieren oder Lackieren.
  • Das Endprodukt muss geprüft werden, um sicherzustellen, dass es alle Qualitätskriterien für den Versand erfüllt.

Außerdem muss alles zwischen den oben genannten Etappen transportiert werden.

Die bloße Kenntnis dieser Tatsachen bedeutet jedoch nicht, dass der neue Fabrikbesitzer in der Lage ist, die beste Art und Weise der Anordnung des Raums innerhalb der Fabrikhülle und der Installation aller benötigten Geräte zu planen. Hierfür kann die Hilfe eines spezialisierten Fabrikplaners erforderlich sein.

Ein Gefühl für die Produktionshalle bekommen

Die erste Aufgabe eines Fabrikplaners besteht in der Regel darin, den Raum, in dem die Produktion stattfinden soll, genau zu verstehen. Vielleicht sind sie bereits mit dem Standort vertraut, aber sie wollen ein Update über die aktuellen Bedingungen des Standorts.

Dazu gehören die Abmessungen des Raums, die Lage der bereits vorhandenen Strukturen, die in der Fabrikplanung berücksichtigt werden müssen, wie Pfeiler, Säulen oder Dachstühle, wo Strom, Wasser und andere Versorgungseinrichtungen angeschlossen werden können, sowie die Zugänge für Menschen und Material.

Um diese wichtigen Punkte genau zu bestimmen, können Innenraumkartierungstechnologien wie Laserscanning zur Gewinnung von Punktwolkendaten eingesetzt und die Ergebnisse in die Pakete für computergestütztes Design (CAD) hochgeladen werden, die unweigerlich für den Entwurf des Anlagenlayouts verwendet werden.

Wichtig ist auch, das herzustellende Produkt zu verstehen, dessen Komplexität bestimmt, wie die Website Fabriklayout letztendlich aussieht.

"Der Produktionsprozess muss in verschiedene Phasen unterteilt werden, wobei jeder Schritt gut durchdacht sein muss."

Wenn zum Beispiel Metall für den Automobilbau in bestimmte Formen gebracht werden muss, stellen sich Fragen wie:

  • Wird dies durch das Biegen von Blechen, das Schleifen von Blöcken, das Bohren von Löchern oder eine Kombination aus all diesen Möglichkeiten erreicht?
  • Können diese Fertigungsschritte durch multifunktionale Werkzeugmaschinen erledigt werden oder müssen die Arbeiten manuell durch einen Menschen ausgeführt werden?
  • Wenn es darum geht, Gegner miteinander zu verbinden, werden sie geschweißt, geklebt oder mit mechanischen Mitteln wie Nieten, Schrauben oder Bolzen verbunden?
  • Muss eine stabile Stromverbindung bestehen?
  • Welche Toleranzen müssen während der Fertigung eingehalten werden?

In jedem Fall muss der entsprechende Platz für die Maschinen oder Werkbänke reserviert, die geeignete Ausrüstung ausgewählt und die erforderlichen Versorgungseinrichtungen an den Standort gebracht werden.

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Die Unterschiede zwischen Produktions-, Fabrik- und Layoutplanung

Dabei ist es wichtig, zwischen Fabrikplanung, Produktionsplanung und Layoutplanung zu unterscheiden - drei Begriffe, die manchmal synonym verwendet werden.

Die Produktionsplanung ist in der Regel ein kurzfristiger Prozess, der sich auf den täglichen Betrieb einer bestehenden Anlage konzentriert, um sicherzustellen, dass sie reibungslos läuft und die wirtschaftlichen Ziele des Betreibers erfüllt.

Die Fabrikplanung ist ein mittel- bis langfristiger Prozess, der sich auf die physischen Eigenschaften konzentriert, die für die Erfüllung der Funktion der Anlage erforderlich sind, und die Spezifikation der Ausrüstung einschließt; ihr Umfang umfasst auch Änderungen, die an der Fabrik erforderlich sein können, wenn sie in Betrieb ist.

Die Layoutplanung ist weniger umfangreich und konzentriert sich mehr auf die einfache Frage, was (und wer) wohin kommt.

Standardisierte Module im Produktionsprozess

Die einzelnen Schritte, aus denen ein Produktionsprozess besteht, werden in der Regel als Module behandelt. So umfasst die Herstellung eines Autos beispielsweise ein Antriebsmodul, ein Kraftstoffmodul und ein Steuermodul für den Fahrer (das in einem größeren Fahrgastmodul enthalten ist).

Die Spezialsoftware umfasst digitale Modelle von Fabrikschemata, in die spezifische Parameter wie die vom Fabrikbetreiber geforderten Leistungskennzahlen eingegeben werden können.

Diese Modelle ermöglichen es, die Fabrikmodule in verschiedenen Detaillierungsgraden zu entwerfen - angefangen von einem einfachen Block, der angibt, welcher Vorgang ausgeführt wird, bis hin zu detaillierten Angaben über die genaue Art der verwendeten Maschinen, die Standorte der Bedienplätze und die Transportinfrastruktur, mit der Materialien und Komponenten in das Modul hinein- und herausgebracht werden.

Die Module können in einem fließbildähnlichen Schema miteinander verbunden werden, das wiederum in eine Layoutstruktur übersetzt werden kann, die die physische Form der Fabrik simuliert.

Heute geschieht dies in der Regel mit Hilfe dreidimensionaler digitaler Renderings, um eine nahezu realistische Grafik der Fabrik zu erstellen, durch die man "hindurchfliegen" kann und in die die Spezifikationen der einzelnen Ausrüstungsgegenstände eingebettet werden können.

Die Verknüpfung von Darstellungsmodulen mit ihren technischen Parametern in einer grafischen, anklickbaren Form ist ein Markenzeichen des Gebäudeinformationsmanagements (BIM), einer Form von Planungssoftware, die eher mit der Architektur und der Bauindustrie in Verbindung gebracht wird, die aber auch in der Fabrikplanung von großem Nutzen ist.

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Intelligente Modelle sind die Zukunft

Die Erstellung eines grafischen Modells einer Fabrik, in dem die technischen Parameter der einzelnen Ausrüstungen mit ihrer Darstellung verknüpft sind, ist Bestandteil eines Modells, das als digitaler Zwilling bezeichnet wird, und diese sind nicht nur für die Planung nützlich.

Wenn eine Produktionsanlage in Betrieb ist, können auch die Arbeitsdaten jeder Maschine mit der Darstellung verknüpft werden - zum Beispiel die Wellendrehzahl und die Temperatur des Schneidkopfes einer Werkzeugmaschine - und so wird das, was als Konstruktionswerkzeug begann, zu einem wichtigen Teil der Betriebssteuerung und -instrumentierung der Fabrik.

BIM kann ein Teil davon sein. In einem Beitrag, der auf einer Konferenz im September 2021 in Spanien vorgestellt wurde, argumentieren Forscher des Labors für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der RWTH Aachen, dass Kostensteigerungen und Zeitverzögerungen, die durch schlechte Kommunikation zwischen verschiedenen Fabrikplanern verursacht werden, vermieden werden könnten, wenn alle Planer während des gesamten Projekts einen standardisierten BIM Ansatz verwenden würden.

Unternehmen der Automobilbranche nutzen Technologien wie NavVis mobiles Mapping Systeme zur Erstellung von Punktwolkenmodellen ihrer Fabriken und importiert diese Modelle in Software wie Revit (ein in der Architektur weit verbreitetes System BIM ) und Catia (ein etabliertes Paket CAD ), so dass verschiedene Planungsteams gemeinsam an dem Entwurfsprojekt arbeiten können.  

Fazit

Dies ist ein umfassender Überblick über die Kernkonzepte der Fabrikplanung, die verschiedenen Aspekte, die dabei eine Rolle spielen, und die möglichen Entwicklungen in der Zukunft.

Um einen tieferen Einblick in die Fabrikplanung in der modernen Automobilproduktion zu erhalten, lesen Sie ein Interview mit Paul Hänchen, Senior Solution Manager, digitale Fabrik, in dem er die aktuellen Praktiken erläutert und erklärt, wie sie mit Reality Capture Lösungen verbessert werden können.

Möchten Sie in der Zwischenzeit mehr über die NavVis digitale Fabrik Lösung erfahren? Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um weitere Informationen zu erhalten, oder laden Sie sich unseren kostenlosen Leitfaden für die ersten Schritte bei der Implementierung von digitale Fabrik herunter.

Stuart Nathan ist ein in London ansässiger freiberuflicher Wissenschaftsautor, der früher als Redakteur für The Engineer tätig war. Er hat für Publikationen wie The Economist 1843, Ingenia und MIT Technology Review geschrieben. Er ist davon überzeugt, dass ohne gute Kommunikation das volle Potenzial von Wissenschaft und Technologie nicht ausgeschöpft werden kann.

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