Optimale Lösungen nach dem Baukastenprinzip
Auf dem Weg zur „atmenden Fabrik“

Schwere Zeiten für Prognostiker: Ihre Zahlen, ob zur wirtschaftlichen Entwicklung oder zu politischen Veränderungen, liegen immer häufiger daneben. Die Zuverlässigkeit von Vorhersagen hat nach den jüngsten Erfahrungen weiter abgenommen. "So haben es viele Unternehmen im turbulenten Umfeld einer komplexen und globalisierten Wirtschaft aufgegeben, langfristige Planungen aufzustellen", beschreibt Heiko Barth, Geschäftsführer der agiPlan F&L GmbH in Mülheim/Ruhr, die Auswirkungen.

HB HANNOVER. Zudem klafft der Lebenszyklus von Produkten und Produktionsanlagen einerseits, von Gebäuden und Infrastruktur andererseits immer weiter auseinander. Beispiel Automobilindustrie: Hier steigen die Modellvarianten stetig. Waren es 1990 noch durchschnittlich 1,5 Modelle je Baureihe, sind es eine Dekade später schon vier, d.h. Produktfolge und-varianz nehmen weiter zu. Ford hat gerade angekündigt, bis 2020 nicht weniger als 25 neue Produkte auf den Markt zu bringen. Solche Entwicklungen muss auch die Fabrikplanung durch innovative Ansätze berücksichtigen.

Gefragt ist die eingeplante Wandlungsfähigkeit. Sicher wäre es übertrieben, wollte man eine Fabrik fordern, die heute Uhren und morgen Fahrzeuge baut, die jeden Tag andere Stückzahlen produziert, die aufblasbar und transportabel ist - aber in diese Richtung geht der Weg.

Die Möglichkeit zur Wandlung meint zweierlei: die aktive Weiterentwicklung und die reaktive Bewältigung von Turbulenzen, "beides zusammen ergibt die viel beschworene Flexibilität, die Veränderungen in vorgehaltenen Dimensionen, Szenarien und Zeiträumen ermöglicht", so Fachmann Barth. Um eine Fabrik wandlungsfähig zu machen, sind Zusatzinvestitionen von rund 15 % der Gesamtaufwendungen notwendig, die aber durch Einsparungen bei den Betriebskosten während der Nutzungsphase - im Schnitt 30 Jahre - mehr als kompensiert werden.

Die Flexibilität braucht eine Entsprechung in der Automatisierungstechnik, die zunehmend maßgeschneiderte Lösungen für einzelne Branchen, Unternehmen oder sogar Arbeitsplätze entwickeln und anbieten muss. "Auf lange Sicht sind die heutigen Anlagen zu groß, zu unflexibel und zu teuer", bestätigt Tobias Gaugel vom Fraunhofer für Produktionstechnik und Automatisierung-Institut (IPA) in Stuttgart den Trend zu kleineren, spezifischeren Einheiten. So wird z.B. eine Schlüsselkomponente der Automatisierung, der Sensor, nicht nur immer kleiner und komplexer, sondern zunehmend auch in variantenreichen Kleinserien aufgelegt.

Die Entwicklung in der Fertigungstechnik geht zu einer intelligenten Verknüpfung von Mechanik, Elektronik und Informatik - Roboter tauschen Informationen aus und lernen sehen, um ein Beispiel zu nennen. Aber es gilt auch die These: "Over-Engineering ist out", denn durch die auf die Spitze getriebene Hochautomation entstehen starre Fertigungssysteme, die u.a. einem Produktwechsel nicht folgen können. Da ist eine Kombination von automatischen Stationen mit manuellen Arbeitsplätzen besonders in der Endphase eines Herstellungsprozesses deutlich besser geeignet - hybride Montage heißt hier das Schlagwort.

Im Verbundprojekt "Wandlungsfähigkeit durch modulare Fabrikstrukturen", das von acht industriellen Partnern (neben agiPlan F&L u.a. auch Gildemeister, Airbus und VW) sowie zwei Forschungsinstituten mit Unterstützung des BMBF durchgeführt wird, werden Konzepte für die Fabrik der Zukunft entworfen. "Ein wesentlicher Ansatz zur Realisierung dieser Vorstellungen ist die Modularisierung der Fabrik. Durch das Zusammenfügen von Fabrikmodulen mit standardisierten Schnittstellen kann eine maximale Wandlungsfähigkeit hinsichtlich Mengen, Produkten, Technologien und Standorten erreicht werden", erklärt Christian Koch, ebenfalls Geschäftsführer von agiPlan.

Die Betriebskosten lassen sich bei Laständerungen durch Ab- und Zuschalten von Fertigungseinheiten optimieren. Modular erfasst werden so grundsätzliche "Zutaten" wie Produktion, Logistik, Information, Organisation oder Infrastruktur.

Neben der modularen Fabrik gibt es weitere Strategien, um das Investitionsrisiko in Fabrikanlagen einzugrenzen. Viele Unternehmen konzentrieren sich auf ihre Kernkompetenzen und lenken folgerichtig ihre Investitionen auf Schlüsseltechnologien. Als Ergebnis entsteht die "kooperative Fabrik", bei der Aufgaben und Risiko auf verschiedene Partner in der Wertschöpfungskette verteilt werden. Dazu zählen Investoren, Lieferanten bzw. Betreiber von Anlagen, Dienstleister oder Zulieferer. Hier generiert man Flexibilität u.a. dadurch, dass die Kooperationspartner austauschbar sind.

In seiner Konsequenz wohl am weitesten ist der Entwurf der "atmenden Fabrik", in der die Kapazitäten durch ein hoch flexibles Produktionssystem dem jeweiligen Bedarf angepasst werden. Wesentliches Merkmal hierbei ist die Selbstorganisation der Beschäftigten, die je nach Auftragslage auch flexibel ihre Arbeitszeit einsetzen und entsprechend entlohnt werden. Voraussetzung ist, dass die Mitarbeiter zusätzliche Kompetenzen erwerben: "Die höhere Selbstverantwortung macht es notwendig, den Gesamtprozess zu verstehen, in Zusammenhängen zu denken und die interne Kommunikation zu verstärken", so Heiko Barth.

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