Konzepte und Betriebsmittel für die automobile Produktionslogistik mit der Losgröße 1 / Innovation Blog

Zu Beginn des Projekts wurden auf Basis von Experteninterviews und Ist-Aufnahmen in mehreren Automobilproduktionswerken die wesentlichen Herausforderungen der heutigen Produktions- und Logistikkonzepte detailliert ausgearbeitet. Für die Umsetzung von innovativen Produktionsabläufen (z. B. in Form einer algorithmischen Produktion) können die heutigen Anlagen nicht verwendet werden, denn der Transport der aufzubauenden Fahrzeuge auf Plattenbandförderern ist nicht flexibel genug. Folglich können zusätzliche Fahrzeugmodelle oder neue Ausstattungsvarianten aktuell nur durch hohen Planungsaufwand in die Produktion integriert werden. Grund hierfür ist, dass ein einzelnes Fahrzeug auf dem Band seine Reihenfolge nicht verändern kann und darüber hinaus durch alle Montagestationen hindurchfahren muss, egal ob an der jeweiligen Station Montageschritte anfallen oder nicht. Hierbei führt die Taktzeitspreizung zwischen voll ausgestatteten Fahrzeugen und gering ausgestatteten Fahrzeugen zu einem Absinken der wirtschaftlichen Auslastung der Montagemitarbeiter.
Ähnlich ist das Bild bei der Logistik. Grundsätzlich können heutige Konzepte wie Routenzüge oder manuell vorkommissionierte Warenkörbe in Kombination mit innovativen Kommissioniertechnologien zur Unterstützung der Mitarbeiter (z. B. Pick-by-Voice oder Pick-by-Vision) auch in den nächsten Jahren weitere Optimierungen in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit ermöglichen. Teilweise wird dies auch durch eine bessere IT-Anbindung unterstützt. Doch große Sprünge sind mit den bestehenden Konzepten in Zukunft nicht realisierbar.
Ein Beispiel hierzu: Wenn im Produktionsprogramm hinterlegt ist, dass an der Montagestation 5 und danach an der Montagestation 6 vorsequenziertes Material an einem Auto montiert werden soll, so funktioniert diese logistische Bereitstellung (JIS/JIT) nur bei Einhaltung des festgelegten Produktionsprogramms (Perlenkette). Kommen jedoch innovative Produktionslayouts (z. B. Montage im Matrixlayout) mit Parallelstationen (beispielsweise zum Ausgleichen von Engpässen) zum Einsatz, dann lässt sich eine auf Stunden vorsequenzierte Materialbereitstellung nicht mehr aufrechterhalten. Grund hierfür ist, dass ein Fahrzeug bei Montage im Matrixlayout nach der Station 5 entweder zur Station 6a oder 6b weiterfahren. Die Entscheidung für eine der beiden Stationen fällt, auf Basis der aktuellen Auslastung der Montagestationen, möglicherweise erst kurz nach dem Verlassen der Station 5. Dies bedeutet, dass für die Logistik kaum Reaktions- und Steuerungszeit für eine Verschiebung der bereitgestellten Materialien von Station 6a zu 6b oder umgekehrt vorhanden ist.
Anhand des Beispiels wird deutlich, dass eine Lösung für die zukünftige Materialbereitstellung nur erreicht werden kann, wenn die Logistikprozesse aus konzeptioneller Sicht in der Lage sind, Material kurzfristig zu sequenzieren also in die passende Reihenfolge zu bringen. Besonders relevant ist dieses Thema für Premiumhersteller, da bei diesen OEMs die Anzahl von Stationen mit vorsequenziertem Material, welches genau passend für ein Fahrzeug bereitgestellt wird, stetig zunimmt. Hintergrund hierfür sind die Anstiege der Wahlmöglichkeiten an Modell-, Antriebs-, Ausstattungs- und Farboptionen, die von den Kunden auch tatsächlich wahrgenommen werden.
Zusammenfassend sind es die Anzahl von unterschiedlichen Bauteilvarianten, der fehlende Platz auf dem Materialstreifen in der Produktion und die Begrenzung der Flexibilität des Produktionsprogramms, die mit den heutigen Bandförderern und den bekannten Logistikkonzepten nicht gelöst werden können. Deshalb wurden im Projekt ARENA2036, auf Basis von Workshops mit Produktions- und Logistikexperten, zehn neuartige Logistikkonzepte aufgestellt, die den Herausforderungen gezielte Lösungen gegenüberstellen. Das Ziel war die Konzeption von Materialflüssen für eine Produktion build-to-order mit der Stückzahl 1. Über Bewertungsmethoden wurden von diesen zehn Konzepten drei Konzepte ausgewählt, die in Bezug auf Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und technische Umsetzbarkeit die höchsten Werte erreichen konnten. Diese drei Konzepte wurden als Riegelkonzept, autom. Warenkorb- und Einzel-FTF-Konzept bezeichnet.

 

Anschließend wurden die Konzepte detailliert ausgearbeitet und mit realen Produktionsdaten simuliert, um die Umsetzbarkeit zu überprüfen. Die Ergebnisse der durchgeführten Simulationsstudien der neuen Logistikkonzepte waren positiv, dementsprechend wurden die Konzepte anschließend ausdefiniert sowie erste Prototypen entworfen und aufgebaut. In der neu gebauten, 7.500 m2 großen ARENA2036-Versuchshalle auf dem Uni-Campus in Stuttgart-Vaihingen kommen diese Prototypen ab Februar 2018 zum Einsatz und ermöglichen, anhand von ausgewählten Montagestationen, die physische Begutachtung und weitere Optimierungen. In diesem Artikel werden die durchgeführten Untersuchungen und die aufgebauten und geplanten Prototypen detailliert beschrieben. Anzumerken ist, dass die beschriebenen Konzepte und Betriebsmittel für eine neuartige Produktionslogistik der Zukunft erste, passende Ansätze darstellen, die jedoch auf Basis von Piloteinsätzen weiter optimiert werden sollten.

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Dr. Oliver Kelkar

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