Betriebsbegleitende, operative Planung von Produktion und Instandhaltung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berend Denkena
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257820368

Der zentrale Zielkonflikt der Produktion und Instandhaltung liegt in der Tatsache, dass Instandhaltungsmaßnahmen (IH-Maßnahmen) langfristig die Verfügbarkeit von Maschinen sichern sollen, zu deren Durchführung jedoch häufig kurzfristig ein Maschinenstillstand erforderlich ist. Insbesondere bei komplexen, mehrstufigen und hochausgelasteten Produktionssystemen ist das konfliktäre Verhalten der Produktions- und Instandhaltungsplanung besonders ausgeprägt, da ein Stillstand der Maschine schnell hohe Produktionsverluste und Ausfallfolgen für das gesamte Produktionssystem bedeuten können. Bestehende, wissenschaftliche Ansätze lösen diese Fragestellungen nicht, da die Komplexität realer Produktionssysteme unzureichend und unter stark restriktiven Annahmen (z. B. Betrachtung Ein-Maschinensystem, deterministische Entscheidungsumgebung, Vernachlässigung der Dynamik) abgebildet wird. Im Rahmen des DFG geförderten Grundlagenprojekts MK-ProInst wurde daher am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen ein dynamischer Planungsansatz zur Koordination der Produktions- und Instandhaltungsplanung mittels Simulationstechnik entwickelt und umgesetzt. Dieser ermöglicht es, für konkrete Entscheidungssituationen die entstehenden Ausfallfolgen, die bei Implementierung einer Instandhaltungsmaßnahme während der Produktion entstehen, robust zu prognostizieren, zu quantifizieren und Planungsalternativen (z. B. alternativer IH-Zeitpunkt) abzuleiten. Eine Validierung des Ansatzes ergab, dass die Produktions- und Instandhaltungskosten um bis zu 9 % gesenkt werden können. Gleichzeitig wird die Planungsqualität deutlich gesteigert, da die Komplexität, Dynamik und Stochastik realer Produktionssysteme mit Hilfe der ereignisdiskreten Simulation in der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden. Die Grundlage zur industriellen Verwertung der Methodik ist es jedoch, den Personal- und Zeitaufwand zur Modellerstellung und -pflege zu verringern und eine mangelhafte Modellgüte rechtzeitig aufzuzeigen. Das Ziel des Erkenntnistransferprojekts ist folglich die Verwertung des dynamischen Planungsansatzes, um die wesentliche Grundlage für eine effiziente und betriebsbegleitende Anwendung für eine Vielzahl von Unternehmen zu erreichen. Hierfür soll der bestehende Planungsansatz um Methoden zur Selbstparametrierung sowie zum Anlernen von ablauforientierten Simulationsmodellen basierend auf Daten von BDE-/MDE-Systemen (z. B. bei stochastischen Daten) erweitert werden. Darüber hinaus gilt es, geeignete Feedback-Schleifen zum rechtzeitigen Erkennen einer nicht mehr ausreichenden Modellgüte zu entwickeln. Diese Aspekte bilden die Grundlage zur zeiteffizienten Modellerstellung und -pflege und dem betriebsbegleitenden Einsatz in der Praxis.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: Volkswagen AG; WEBfactory GmbH