Wie effizient eine Fabrik ist, hängt stark von ihrem Layout ab – also von der Anordnung der Maschinen, Lagerräume und Büros. Stehen die Maschinen zu dicht beieinander, können sich Arbeiter und Transportfahrzeuge nicht ungehindert bewegen. Sind die Wege zu lang, wird viel Zeit für Transporte verschwendet. Befinden sich die Büros der Entwickler direkt neben der lauten Fertigung, können sie nicht konzentriert arbeiten – ist die Entfernung dagegen zu groß, leidet die Kommunikation zwischen den Abteilungen.
Layoutbewertung bisher: aufwendig und oft subjektiv
Bei der Planung einer neuen Fabrik verbringen Ingenieure und Architekten deshalb viel Zeit mit der Suche nach dem optimalen Layout. Aufwendig ist jedoch nicht nur die Entwicklung verschiedener Varianten, sondern auch deren Bewertung und Auswahl. Bewerten lassen sich Fabriklayouts entweder qualitativ durch Experten oder quantitativ mit Simulationsmodellen.
Bei einer sogenannten qualitativen Nutzwertanalyse (NWA) trifft sich in der Regel eine Expertengruppe und bewertet die Layouts anhand von Kriterien wie Wandlungsfähigkeit, Transparenz oder Materialfluss. Diese Art der Layoutbewertung ist relativ schnell und aufwandsarm möglich, allerdings ist die Entscheidungsfindung subjektiv, kaum transparent und stark vom Erfahrungswissen des jeweiligen Planungsteams abhängig.
Objektiv vergleichen lassen sich Fabriklayouts mit quantitativen Methoden wie beispielsweise Materialflusssimulationen. Diese sind jedoch wesentlich zeitaufwendiger und damit teurer als die Expertenbewertung. Gerade kleine und mittlere Unternehmen (KMU) haben für eine quantitative Layoutbewertung oft weder die Kapazitäten noch die finanziellen Mittel.
Quantitative Bewertung auf Knopfdruck
Um künftig eine aufwandsarme, objektive Bewertung von Fabriklayouts zu ermöglichen, hat das IPH im Forschungsprojekt „Quantitative, mehrdimensionale Fabrikbewertung (QuamFaB)“ einen Software-Demonstrator entwickelt. Damit lassen sich Fabriklayouts auf Knopfdruck bewerten.
Der Nutzer zeichnet das Fabriklayout zunächst in ein Flächenraster ein, das aus sogenannten Elementarzellen besteht (siehe Bild 3). Jeder Elementarzelle weist er eine bestimmte Funktion zu und definiert sie beispielsweise als Büro-, Lager- oder Montagefläche. Zudem hinterlegt er für jede Elementarzelle Eigenschaften – etwa Flächenlast, Lärmpegel oder Temperatur – und gibt an, wo Starkstrom-, Wasser- oder Luftanschlüsse benötigt werden. All diese Daten müssen bei Fabrikplanungsprojekten ohnehin erhoben werden.
Software gibt Noten fürs Fabriklayout
Auf Knopfdruck berechnet das Programm dann 22 einzelne Kennwerte in vier Kategorien: Wandlungsfähigkeit, Materialfluss, Umgebungseinfluss und Kommunikation. Gute Noten in der Kategorie Wandlungsfähigkeit gibt es beispielsweise, wenn das Gebäude nicht zu verwinkelt ist und die Anschlüsse kompatibel sind – denn dann lässt sich die Fabrik bei Bedarf umbauen. Die Länge der Transportwege und die Zugänglichkeit aller Bereiche fließen in die Bewertung des Materialflusses ein, bei den Umgebungseinflüssen spielen Licht, Lärm und Temperaturen eine Rolle. Bei der Bewertung der Kommunikation fließt unter anderem ein, ob Besprechungsräume gut zu erreichen sind.
Zudem kann der Nutzer individuelle Prioritäten setzen: Sind ruhige Arbeitsplätze wichtiger als direkte Kommunikation? Zählt eine optimale Flächenausnutzung mehr als Wandlungsfähigkeit? Aus den einzelnen Kennwerten und der individuellen Gewichtung setzt sich so eine Gesamtnote zusammen. Damit lassen sich mehrere Varianten eines Fabriklayouts objektiv miteinander vergleichen.
Im Forschungsprojekt QuamFaB haben die IPH-Ingenieure die Berechnungsvorschriften für die Fabrikbewertung entwickelt und in einem Softwaredemonstrator umgesetzt. Diesen wollen sie nun weiterentwickeln – zu einer anwenderfreundlichen Software, die sich dann in Fabrikplanungsprojekten einsetzen lässt.
Layoutbewertung in Zukunft: schnell, günstig und objektiv
Mit der Software lassen sich Fabriklayouts künftig schneller und günstiger bewerten als bisher – und das mit objektiven, quantifizierbaren Ergebnissen.
Das Sammeln aller relevanten Daten ist zwar weiterhin aufwendig, ebenso die Entwicklung verschiedener Layoutvarianten – doch bei der Bewertung und Auswahl sparen Fabrikplaner enorm viel Zeit. Denn während bisher ein ganzes Experten-Team notwendig war, um mögliche Layouts zu vergleichen, reicht künftig ein Knopfdruck.
Vor allem aber wird die Layoutauswahl objektiv nachvollziehbar: Anhand der Kennwerte lässt sich mit Zahlen untermauern, welche Variante die beste ist. So lassen sich auch Schwachstellen identifizieren und optimieren. Erhält ein Layout beispielsweise schlechte Noten im Bereich Wandlungsfähigkeit, können die Planer dort gezielt nachbessern.
Das IPH will die Software künftig auch bei eigenen Projekten einsetzen: Die Ingenieure planen regelmäßig Produktionsstätten für ihre Kunden, insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen.
