AC/DC

Kundenspezifität der Produkte und kürzeste Lieferzeiten sind die wesentlichen Differenzierungsmerkmale, mittels derer die europäische Automobilindustrie im globalen Wettbewerb bestehen kann. Die heute vierzigtägige Durchlaufzeit eines Fahrzeugs vom Kundenauftrag bis zur Auslieferung bedingt sich durch das komplexe logistische Handling der vielen Millionen Fahrzeugvarianten in der Produktion. 
In dem europäischen Verbundprojekt AC/DC haben sich namhafte europäische Automobilzulieferer und Hersteller wie ContinentalTeves, ZF, Siemens VDO, BMW und VW mit führenden Forschungseinrichtungen wie dem Heinz Nixdorf Institut und der Fraunhofer Gesellschaft zusammengefunden, um neue Wege zur Optimierung der automobilen Supply Chain zu einem „5 Tage Auto“ zu beschreiten.

Weitere Informationen unter  www.acdc-project.org

d³FACT insight

Mit d3FACT insight entwickelt die Fachgruppe Wirtschaftsinformatik, insb. CIM einen mehrbenutzerfähigen Materialflusssimulator, dessen Hauptaugenmerk auf einer interaktiven Integration der Anwender in die dargestellte Simulationsszene liegt. Neben der Modellierung und Simulation an einem Modell durch mehrere Benutzer ist auch die Modellierung und Simulation von funktionsorientierten Materialflüssen ein Hauptaugenmerk von d3FACT insight. Der Materialflusssimulator basiert auf modernsten Prinzipien des Software-Engineering und wird durch Praxisprojekte validiert.

NBP - Neue Bahntechnik Paderborn

Gemessen am allgemeinen technologischen Fortschritt der letzten 150 Jahre, hat sich seit dem Bau der ersten Eisenbahn am Prinzip des Antriebs durch Kraftschluss über den Rad-Schiene-Kontakt nichts Grundlegendes geändert. Die Hauptfunktionen Tragen, Führen und Antreiben werden ausschließlich über die kaum fünfmarkstück großen Berührungsflächen zwischen den Rädern und der Schiene realisiert. Dieses Prinzip ist nach einer langen Ära von partiellen Verbesserungen am Ende seiner Leistungsfähigkeit angelangt: Signifikante Steigerungen des Kundennutzens erfordern einen unverhältnismäßig hohen F&E-Aufwand. Die Zeit ist reif, nach neuen Lösungsprinzipien zu suchen, die die faszinierenden Möglichkeiten neuer Technologien nutzen und einen Quantensprung im Aufwand/Nutzen-Verhältnis bringen könnten. 
 
Die konzipierten Fahrzeuge verfügen über den im Transrapid eingesetzten Linearantrieb, fahren jedoch auf den vorhandenen Schienentrassen. Durch die Nutzung der bestehenden Schieneninfrastruktur, können die Akzeptanzprobleme der neuen Technologie überwunden werden. Durch intelligente Fahrwerkstechnik wird ein wesentlich höherer Fahrkomfort erreicht. Der Einsatz dieser Technologien ermöglicht den Bau preiswerter, flexibler Fahrzeuge, mit denen ein automatisierter Betrieb im Personen- und Güterverkehr möglich sein wird. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Bahn von morgen; sie wird eine echte Alternative zu konkurrierenden Transportsystemen, aber auch integraler Bestandteil vom Verkehrsverbundsystemen sein.

SFB 614 - Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus

Die meisten Erzeugnisse des Maschinenbaus beruhen schon heute auf dem engen Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik, Regelungstechnik und Softwaretechnik, was durch den Begriff Mechatronik zum Ausdruck kommt. Ziel der Mechatronik ist es, das Verhalten eines technischen Systems zu verbessern, indem mit Hilfe von Sensoren Informationen über die Umgebung, aber auch über das System selbst, erfasst und für optimale Reaktionen des Systems verarbeitet werden. Dafür verwenden wir den Begriff Selbstoptimierung. Der an der Universitt Paderborn eingerichtete Sonderforschungsbereich 614 "Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus" hat Methoden und Werkzeuge für den Entwurf selbstoptimierender Systeme zum Ziel.

MMeAS - Modellbasierte Methoden zur echtzeitnahen Adaption und Steuerung von Distributionssystemen

Eine Herausforderung der nächsten Jahre für die Leistungserstellung in Distributionsnetzwerken wird die immer weiter voranschreitende Dynamisierung der Märkte und Marktbedarfe sein, denen in weitem Umfang nur mit einer Dynamisierung der Prozesse und Strukturen durch ihre Adaption an die Bedarfe begegnet werden kann. Das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt „Modellbasierte Methoden zur echtzeitnahen Adaption und Steuerung von Distributionssystemen“ forscht im Rahmen dieser Problematik auf zwei gekoppelten Ebenen:

Auf der Ebene der Netzwerkadaptivität soll eine modellbasierte Methode zur belastungsorientierten Adaption von Distributionssysteme entwickelt werden. 
Auf der Steuerungsebene soll eine wissensbasierte Methode zur robusten und adaptiven Steuerung des intra-logistischen Materialflusses innerhalb des einzelnen Distributionsknotens erarbeitet werden.

Darüber hinaus soll ein nutzbares Konzept für die Kopplung zwischen den Planungsaktivitäten auf der Ebene des gesamten Distributionsnetzwerkes und der lokalen Planung- und Steuerung des Materialflusses entwickelt werden.

Zweisstufige Losgrößenbestimmung in der Automobilindustrie als Mehrzielproblem

In den vergangenen Jahren hat sich der Druck auf Automobilzulieferer von verschiedenen Seiten erhöht. Zum einen sehen sich die Automobilzulieferer mit stark gestiegenen Rohstoffpreisen konfrontiert, zum anderen üben die Automobilhersteller großen Preisdruck aus, um ihre Einkaufskosten zu senken. Um die Konkurrenzfähigkeit sicherzustellen, sehen sich Automobilzulieferer gezwungen, umfassende organisatorische und technologische Anpassungen vorzunehmen. Eine Maßnahme mit zentraler Bedeutung ist die Senkung der Produktionskosten.

Neben der Verlagerung von Produktionsstandorten in Niedriglohnländer gewinnt aufgrund steigender Transportkosten die Analyse und Optimierung der Produktion in bestehenden Produktionsstandorten immer mehr an Bedeutung. Verbesserungspotentiale, vor allem auch bei steigender Variantenanzahl, ergeben sich durch technologische Unterstützung der bisher oft manuell durchgeführten Planung und Steuerung der Produktion.

In einem Kooperationsprojekt mit der Firma Keiper in Rockenhausen (Pfalz) und als Teil der KeiperRecaroGroup Sitzkomponenten, Sitzstrukturen und umfassende Entwicklungsdienstleistungen anbietet,  werden Konzepte und Methoden entwickelt, die die Produktionsplanung und –steuerung unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Restriktionen, unterstützt. Insbesondere werden die Produktionsbereiche betrachtet, die hoch ausgelastet sind. Zu beachten ist hierbei, dass sich die Restriktionen über den Zeitverlauf hinweg ändern. Ein Beispiel ist die  Verfügbarkeit von Personalkapazitäten, welche an Wochenenden geringer ist als an Werktagen. Unterschiedliche Personalbesetzung führt zu variierenden Produktionskapazitäten an Produktionsanlagen, die es zu berücksichtigen gilt. Die Wochenendabschaltung von Anlagen, die beispielsweise eine bestimmte Betriebstemperatur benötigen, hat Einfluss auf die Reihenfolge von zu produzierenden Teilen, die unterschiedliche Temperaturen erfordern.

Die zu entwickelnden Methoden sollen es ermöglichen, die Losgrößen- und Reihenfolgeplanung unter Berücksichtigung aller Aspekte zu automatisieren. Kenntnisse und Methoden aus dem Bereich Operations Research werden dabei eingesetzt. Die Erhöhung der Reagibilität auf unvorhergesehene Ereignisse, durch verkürzte Planungszyklen, eine verbesserte Termintreue für die Erfüllung von Kundenaufträgen und die Minimierung der Produktionskosten gehören zu den angestrebten Zielen.

Anpassungsplanung von Produktionssystemen

Die Senkung des Flottenverbrauchs zur Einhaltung des CO₂-Grenzwerts von 130 g/km sowie der Umgang mit der durch die Individualisierungswünsche der Kunden erzeugten Variantenvielfalt zählen für die Automobilindustrie aktuell zu den wichtigsten Herausforderungen. Die produktseitigen Lösungsansätze zur Bewältigung dieser Probleme, insbesondere der Fahrzeugleichtbau durch den Einsatz von (faserverstärkten) Kunststoffen und die Reduzierung der Komplexität in der Endmontage durch eine Modularisierung der Fahrzeugarchitektur, bringen jedoch neue Probleme im Bereich der Produktion mit sich. Beispielsweise muss der bestehende Produktionsprozess um Vormontagelinien für die einzelnen Module erweitert und der Lackierprozess so angepasst werden, dass Außenhautteile aus Kunststoff die bestehenden Trockenöfen umgehen, da diese Anlagen die thermischen Belastungsgrenzen der Polymere überschreiten. Gleichzeitig soll der Lackierprozess jedoch abwärtskompatibel zu Baureihen bleiben, welche noch über ein Stahl- oder Aluminium-Außenhautkonzept verfügen, da mehrere Baureihen auf derselben Linie gefertigt werden.

Um diese komplexe Planungsaufgabe zu bewältigen, soll nun in Zusammenarbeit mit der Daimler AG eine systematisierte Methodik entwickelt werden, welche eine technische Absicherung sowie eine simultane wirtschaftliche Bewertung der in Frage kommenden Produktionskonzepte, abhängig von den geplanten Stückzahlen, gewährleistet. Die Planungsmethodik soll dabei eine schrittweise Detaillierung der Konzepte erlauben und gleichzeitig so aufgebaut sein, dass sie auch auf andere Planungsprobleme übertragbar ist.

Planung unternehmensinterner Produktionsnetzwerke

Die Entwicklungen auf dem Schienenfahrzeugmarkt sind geprägt durch eine zunehmende Globalisierung sowie Konsolidierungen unter den Subsystemanbietern. In diesem Zusammenhang spielt auch die Erschließung neuer Märkte mit einem großen Marktwachstum eine bedeutende Rolle. Dies führt zu einer Erweiterung der Produktvielfalt, z. B. durch länderspezifische Produktvarianten, sowie immer komplexeren logistischen Abhängigkeiten zwischen den global verteilten Produktionsstandorten. Durch diese Veränderungen werden die Planung der einzelnen Produktionsstandorte und ihre genaue Abstimmung aufeinander immer wichtiger, weshalb die Planungsprozesse der Subsystemanbieter immer mehr an Bedeutung gewinnen. Gleichzeitig kommt es dadurch jedoch auch zu einer Steigerung der Planungskomplexität, die die bestehenden Planungsprozesse vor große Herausforderungen stellt. Diese gilt es im Hinblick auf die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit zu meistern.

In Kooperation mit Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge in München wird ein hierarchisches Planungsverfahren entwickelt, das den Anforderungen an die Planung einer global verteilten Produktion gerecht wird. Dabei wird das Gesamtplanungsproblem anhand der zeitlichen Reichweite der Entscheidungen, des Planungsgegenstandes und der Entscheidungsebenen des Unternehmens in vier Teilprobleme gegliedert. Diese werden durch geeignete Koordinationsprozesse zu einem hierarchischen Gesamtprozess verbunden. Dabei werden die einzelnen Teilprobleme durch mathematische Optimierungsmodelle abgebildet und gelöst.