Entscheidungstool zur adaptiven Gestaltung von PPS-Methoden für Lohnfertiger in dynamischen Auftragsnetzen der Luftfahrtbranche (JobNet40)

Problemstellung
Kleine und mittlere Unternehmen insbesondere in der Luftfahrtbranche sind mit hohen Anforderungen an ihre Produktionsplanung und -steuerung konfrontiert. Aufträge werden oft kurzzeitig an Zulieferer vergeben. Diese sind häufig Lohnfertiger, die selbst für kleinere Aufträge Angebote abgeben und dadurch eine noch höhere Flexibilität benötigen, um die Bedarfsschwankungen der Kunden auszugleichen („Risk-Sharing“). Ob und in welchem Umfang Aufträge akquiriert werden, ist nur bedingt planbar. Daher muss die PPS flexibel auf neue Auftragslagen reagieren können. Zur Flexibilitätssteigerung ist im Kontext von „Industrie 4.0“ ein Trend zu Ansätzen dezentraler Fertigungssteuerung erkennbar. Im Fokus steht dabei die intelligente Vernetzung von Produkten, Maschinen und Anlagen in Cyber-Physischen Produktionssystemen (CPPS). Im Bereich der Produktionsplanung und -steuerung führen dezentrale Steuerungen jedoch häufig zu einem Verlust an Transparenz und Kontrolle. Wenn nicht mehr der Fertigungsplaner die Abarbeitungsreihenfolgen festlegt, sondern der Mitarbeiter selbst den nächsten zu bearbeitenden Auftrag auswählt, verliert der zentrale Fertigungsplaner den Überblick über den Produktionsstand. Noch komplizierter wird dies, wenn auch Maschinen und Aufträge durch den Einsatz Cyber-Physischer Systeme dazu befähigt werden, eigenständige Entscheidungen zu treffen. Da der Mensch als Maschinenbediener oder Fertigungsplaner auch in Cyber-Physischen Produktionssystemen weiterhin im Zentrum steht, ist es von besonderer Bedeutung, eine hohe Akzeptanz der Mitarbeiter durch deren frühzeitige Einbindung bei Technologieimplementierungen und durch den Erhalt zentraler Überwachungs- und Eingriffsmöglichkeiten zu erreichen.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ Projekts JobNet4.0 war die Entwicklung und Erprobung eines Entscheidungstools für die situationsgerechte Auswahl von Planungs- und Steuerungsverfahren für kleine und mittlere Lohnfertiger. Die Grundidee bestand in der kontinuierlichen Anpassung der zugrunde gelegten Entscheidungsregeln zur Produktionsplanung, abhängig von der jeweiligen Auftragssituation. Dadurch konnten neue Potenziale in der PPS, z. B. kürzere Durchlaufzeiten oder eine höhere Liefertermintreue, erschlossen werden. Zur Erreichung der Zielstellung wurden auf Basis der vorliegenden Auftragsszenarios verschiedene PPS-Verfahren anhand eines Anforderungskatalogs qualitativ bewertet, um potenziell geeignete Verfahren auszuwählen. Diese wurden dann simulativ an realen Produktionsprozessen sowie den unternehmensspezifischen Anforderungen, wie z. B. logistische Zielerreichung, überprüft und detailliert bewertet. Anschließend wurde mit Hilfe der durch Simulation gewonnen Erkenntnisse das Entscheidungstool konzeptioniert und entwickelt und während des laufenden Betriebs parallel zum bestehenden System erprobt.

Vorgehensweise
Das Konsortium setzte sich aus zwei KMU (Quast und FMM), einem Forschungspartner (BIBA), einem Softwareanbieter (Sage) sowie einem assoziiertem Transferpartner (Hamburg Aviation) zusammen. Das gemeinsame Projekt war in vier fachliche sowie zwei organisatorische Teilaufgaben (TA) gegliedert. Die Hauptaufgaben der beiden KMU lagen in der praxisorientierten Konzeption und Erprobung des Entscheidungstools. Beide KMU stehen in einer Kooperationsbeziehung, so dass gemeinsam Kooperationsstrategien erarbeitet und erprobt konnen. Das BIBA hat hauptsächlich die Bewertung und Auswahl verschiedener Planungs- und Steuerungsverfahren mittels Simulation und die gewonnenen Erkenntnisse innerhalb eines Entscheidungstools verantwortet, sowie die wesentlichen Projektergebnisse anbieterunspezifisch interessierten Zielgruppen zur Verfügung gestellt. Der Softwareanbieter Sage war in Form eines F&E Fremdleistungsvertrags eingebunden und hat die anbieterspezifische Verwertung übernommen. Die Hamburg Aviation als assoziierter Transferpartner diente als Plattform zur Verbreitung von Zwischen- und Endergebnissen. Die Projektkoordination übernahm das BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH.

Anwendungspotenzial und Ergebnisse
Ergebnis des Projekts war ein softwareunterstütztes Instrument zur situationsgerechten Auswahl von Planungs- und Steuerungsverfahren. Mit dem Entscheidungstool können Unternehmen, insbesondere Lohnfertiger, dynamisch und flexibel geeignete PPS-Verfahren in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Auftragssituation auswählen. Das Entscheidungstool wird dabei modular gestaltet, sodass durch die Erweiterung einzelner Module auch eine Branchenübertragbarkeit, wie z. B. auf Lohnfertiger im Maschinen- und Anlagenbau sowie im Automobilbau, möglich ist. Für die übergeordnete Ergebnisverwertung wurde ein Verwertungs- und Transferkonzept entwickelt: Dabei erfolgte die unmittelbare, wirtschaftliche Verwertung in Form der Nutzung des Entscheidungstools für die PPS durch die beteiligten Anwendungspartner Quast und FMM. Die Software wird dort langfristig eingesetzt werden, da sie modular aufgebaut ist und die Parameter durch die Produktionsplaner verändert werden können. Die anbieterspezifische Verwertung erfolgte durch gebündelte Weitergabe der Projekterfahrung an den Softwareanbieter Sage, der mittels Quellcode und Softwaredokumentation Verwertungsmöglichkeiten erschließen und die Vermarktung übernommen hat. Darüber hinaus erfolgte ein Breitentransfer der Projektergebnisse vollumfänglich online, wobei der Open Source Community die Ergebnisse zur Weiterentwicklung zur Verfügung gestellt werden (GNU General Public License). Über Dokumentation und Anwendungsleitfaden wurden die Projektergebnisse weiteren, interessierten KMU-Lohnfertigern zugänglich gemacht. Auch andere Branchen können somit von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens profitieren.

• BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH
• FMM Finkenwerder Metall- u. Maschinenbau oHG Inh. Bernd Schoenwald
• Quast Praezisionstechnik GmbH