Digitale Fabrikplanung

Was ist digitale Fabrikplanung?

Bei der digitalen Fabrikplanung im Kontext der Layout-, Logistik- und Materialflussplanung spielt der Einsatz digitaler Technologien und Methoden zur Planung und Gestaltung von Produktions- und Logistiksystemen eine wichtige Rolle. Sie umfasst die Verwendung von computergestützten Tools wie beispielsweise dynamische Simulationen sowie virtuelle Fabrikmodelle, um den gesamten Lebenszyklus einer Fabrik zu unterstützen, angefangen bei der Konzeption und Planung über den Bau und die Inbetriebnahme bis hin zur kontinuierlichen Optimierung und Anpassung von Produktionssystemen.

Die digitale Planung ermöglicht es verschiedene Szenarien vorab miteinander zu vergleichen. Dadurch können auch bei in sich konkurrierende Zielen, wie beispielsweise ein hohes Maß an Flexibilität bei gleichzeitiger maximaler Flächeneffizienz, die beste Lösung für alle Stakeholder effizient gefunden werden. Die Optimierung der Produktionskapazität, eine effiziente, optimale Gestaltung der Produktionsprozesse und des Layouts sowie die simulationsgestützte Analyse und Optimierung des Materialflusses nehmen hierbei eine wichtige Rolle ein.

© Fraunhofer IGCV
Digitaler Planungsprozess am Fabrikplanungsdemonstrator

Unsere Kompetenzen im Bereich Digitale Fabrikplanung

Bausteinbibliothek für Logistikmodule zum Aufbau einer Materialflusssimulation
© Fraunhofer IGCV
Kollaborative Layout-Planung am Fraunhofer IGCV

Wir haben uns auf auf verschiedene Bereiche der digitalen Fabrikplanung spezialisiert,  um Unternehmen bei der Planung und Gestaltung nachhaltiger und effizienter Fabriken zu unterstützen:  

Virtuelle Fabrikplanung: Das Fraunhofer IGCV entwickelt und erforscht Methoden und Tools für die Erstellung virtueller Modelle von Fabriken. Dies umfasst die Erfassung von Geometriedaten über Laserscanner, die Integration von Maschinen- und Anlagenmodellen sowie die Visualisierung und Simulation der Fabrikprozesse.

Materialfluss- und Logistikplanung: Das Fraunhofer IGCV beschäftigt sich mit der Optimierung des Materialflusses in Fabriken. Dazu gehören die Analyse und Simulation von Materialflussprozessen, die Optimierung der Lagerung und Kommissionierung von Materialien sowie die Gestaltung effizienter Logistik- und Transportkonzepte.

Fabriklayoutplanung: Das Fraunhofer IGCV entwickelt Methoden zur kollaborativen Layoutplanung von Fabriken. Dies umfasst die Berücksichtigung von Produktionsprozessen, ergonomischen Aspekten, Sicherheitsrichtlinien und Flächennutzungseffizienz. Das Ziel ist es, optimale Fabriklayouts zu entwerfen, die eine reibungslose und effiziente Produktion ermöglichen.  

 

 

Beispiele für Forschungsthemen

Digitale Durchgängigkeit und Kollaboration in der Fabrikplanung

Physischer Demonstrator der Fraunhofer IGCV Musterfabrik
© Fraunhofer IGCV
Physischer Demonstrator der Fraunhofer IGCV Musterfabrik

Bisherige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zeigen, dass die Datendurchgängigkeit im Kontext der digitalen Fabrikplanung eine hohe Relevanz hat. Daten sollen möglichst nicht redundant gehalten und ohne fehleranfällige, manuelle Tätigkeiten zwischen den Planungstools ausgetauscht werden können.

Um die digitale Datendurchgängigkeit für ein Fabrikplanungsprojekt, durchgeführt mit kollaborativen Planungsmethoden, zu testen und weiterzuentwickeln, wurde am Fraunhofer IGCV ein Demonstrator aufgebaut. Anhand einer Musterfabrik werden die einzelnen Schritte der Fabrikplanung, welche am Fraunhofer IGCV abgedeckt werden, vermittelt.

Der Demonstrator besteht aus einem physischen sowie einem digitalen Fabrikmodell.
Es wird gezeigt, mit welchen Methoden und digitalen Softwaretools die Planung unterstützt, und wie über die Fabrikplanungsschritte hinweg eine digitale Durchgängigkeit ermöglicht werden kann. Zudem kann der Einsatz bzw. der Mehrwert von VR-/AR-Technologien für die Visualisierung und Kollaboration anschaulich demonstriert werden. Ziel des Demonstrators ist es, den Nutzen einer digitalen, kollaborativen Planung zu vermitteln und die Kernkompetenzen des Fraunhofer IGCV im Bereich Fabrikplanung anschaulich darzustellen.

Digitales Abbild der Fraunhofer IGCV Musterfabrik
Digitales Modell der Musterfabrik

Augmented Reality (AR) -basiertes Fabrikplanungsvorgehen zur Mitarbeitendenpartizipation

Fabrikplanung auf Basis von Augmented Reality
© Fraunhofer IGCV
Fabrikplanung auf Basis von Augmented Reality

Um die Planungsqualität zu erhöhen gibt es verschiedene Möglichkeiten der Kollaboration im digitalen Planungsprozess. Insbesondere bei der Gestaltung des optimalen Fabriklayouts, unter Berücksichtigung von Produktionsprozessen, ergonomischen Aspekten, Sicherheitsrichtlinien und der Flächennutzungseffizienz lassen sich kollaborative Methoden einsetzen.

Innerhalb des Projektes ARZuKMU soll untersucht werden, wie sich eine mit AR verknüpfte Planungssoftware für eine bessere Visualisierung von Planungsständen in der Produktionsumgebung nutzen lässt und inwieweit die Integration von Produktionsmitarbeitenden das Planungsvorgehen verbessern und effizienter bzw. nachhaltiger gestalten kann. In diesem Zusammenhang ergeben sich neue Rollen im Planungsprozess, die im Fabrikplanungsvorgehen integriert werden. Die Auswirkungen des zusätzlichen Know-hows auf die Planungsqualität werden ebenfalls im Rahmen des Projekts untersucht.

 

Weitere Informationen zum Projekt ARZuKMU

Fabrikplanung mit AR
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Fabrikplanung auf Basis von Augmented Reality

Logistikplanung einer Batteriezellforschungsfabrik

Bei der Planung von Batteriezellproduktionen sind verschiedene Besonderheiten zu beachten, z. B. sind Rein- und auch Trockenräume erforderlich. Dies führt zu besonderen Anforderung auch innerhalb der Fabrikplanung, insbesondere der Logistikplanung. Beispielsweise müssen Materialen, welche in den Rein- und Trockenraum transportiert werden, gereinigt und/oder umgepackt werden. Dies kann manuell oder automatisiert in Materialschleusen durchgeführt werden, muss aber in dem gesamten Materialfluss berücksichtigt werden.
In diesem herausfordernden Umfeld befassen wir uns mit der Aufbereitung von Planungsprämissen sowie der Planung des Logistiksystems. Letzteres umfasst die Grob- und Feinplanung der einzelnen Prozesse sowie die Materialflusssimulation und -gestaltung.  

 

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Herstellung elektrischer und konventioneller Lastkraftwagen

Entwicklung eines Vorgehens zur Einführung einer Mischproduktion zur symbiotischen Herstellung elektrischer und konventioneller Lastkraftwagen im Projekt »eTruckpro«

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Weitere Projekte

Hier finden Sie einen Überblick zu verschiedenen Referenzprojekten am Fraunhofer IGCV.

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