GRK 2193 – Anpassungsintelligenz von Fabriken im dynamischen und komplexen Umfeld

Die stark ansteigende Dynamik und Intensität von Umfeldveränderungen zwingt Unternehmen immer häufiger, ihre Fabriksysteme schnell und effizient anzupassen. Die hierbei entscheidenden Wettbewerbsfaktoren sind die Anpassungs- bzw. Reaktionszeit sowie die Effizienz der Anpassungsmaßnahmen.

Die adressierte Fabrikplanung zeichnet sich in der Praxis durch eine ausgeprägte Multidisziplinarität aus, der jedoch auf Seiten der Wissenschaft kein ausreichender methodischer oder terminologischer Austausch der notwendigen Disziplinen gegenübersteht. Die Intention des Kollegs besteht daher in der interdisziplinären Ausbildung von Doktorand/-innen im Bereich der ganzheitlichen Fabrikanpassungsplanung, um mittelfristig auf eine Verbesserung der kollaborativen Zusammenarbeit in der Praxis hinzuarbeiten.

Das Leitthema des Graduiertenkollegs (GRK) ist die Entwicklung der Anpassungsintelligenz von Fabriken zur Minimierung der Reaktionszeit sowie zur Verbesserung der Effizienz von Fabriksystemanpassungen. Die stetig anwachsende Turbulenz des Unternehmensumfeldes, ausgelöst durch eine zunehmende Individualisierung der Produkte, kürzer werdende Produktlebenszyklen und zunehmende Absatzschwankungen, als auch die aktuellen Entwicklungen hinsichtlich des demographischen Wandels sowie einer restriktiveren Umweltgesetzgebung haben dazu geführt, dass Unternehmen durch systemimmanente Flexibilität und vorgehaltene Wandlungsfähigkeit den Umweltveränderungen gerecht werden müssen. Gleichzeitig bieten neue technische Lösungen durch den Einsatz cyber-physischer Systeme der Industrie 4.0 neue Möglichkeiten zur Gestaltung flexibler und anpassungsfähiger Fabriksysteme. Die steigende Dynamik, Intensität und Häufigkeit von Veränderungen im Unternehmensumfeld erfordern einen permanenten Fabrikplanungsprozess bzw. eine zunehmend kurzzyklische Anpassungsnotwendigkeit. Eine Systemanpassung ist erforderlich, sobald die Veränderung eines systemrelevanten Einflussfaktors Anforderungsprofile generiert, die außerhalb der spezifischen, systemischen Flexibilitätskorridore liegen. Eine systemspezifisch vorgehaltene Wandlungsfähigkeit ist in diesem Zusammenhang von entscheidender Bedeutung, da diese ein Unternehmen befähigt, geeignete Handlungsoptionen in kurzer Zeit zu ermitteln und mit geringen Investitionen zu verwirklichen. Das GRK wird durch folgende intralogistische Promotionsvorhaben am Lehrstuhl FLW unterstützt:

Promotionsvorhaben am FLW im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK 2193:

(1) Gesetztes Forschungsziel ist die Entwicklung, Beschreibung und Bewertung eines Verfahrens zur dezentralen Produktionssteuerung

Die Dissertation zeigt auf, welchen Beitrag der Einsatz eines solchen Verfahrens zur Steigerung der Anpassungsintelligenz leisten kann. Der Fokus liegt dabei auf einer dezentralen Steuerung, deren Entscheidungen autonom, adhoc und auf Basis lokaler Informationen getroffen werden. Zur praktischen Realisierung des angestrebten Steuerungsmechanismus soll die kleinste im Produktionsbereich eingesetzte Transporteinheit (i. d. R. ein entsprechender Kleinladungsträger) mit einer intelligenten Einsteckkarte ausgestattet werden. Diese intelligente Einsteckkarte nimmt, in Verbindung mit dem entsprechenden Kleinladungsträger, als cyberphysisches System (CPS) an einem dezentral gesteuerten Wertschöpfungsnetzwerk teil und ist als Entität eines Multiagentensystems in der Lage, notwendige Informationen lokal zu sammeln und autonom Ad-hoc-Entscheidungen zu treffen.
Zur Bearbeitung des Dissertationsvorhabens wird eine deduktive Vorgehensweise gewählt. Im ersten Schritt gilt es, das neue Verfahren zur dezentralen Produktionssteuerung auf theoretischer, allgemeingültiger Basis zu entwickeln und zu beschreiben. Anschließend wird im zweiten Schritt ein ausgewählter Use-Case in die Betrachtung eingebunden. Der Use-Case und die darauf basierenden Szenarien werden verwendet, um mit Hilfe von empirischen Untersuchungs- und Evaluationsergebnissen einen Nachweis über die Funktionalität sowie den Nutzen des beschriebenen Verfahrens zu führen.
Abgeschlossen durch Promotion.

(2) Echtzeitbasierte Produktionsversorgung in einem cyber-physischen Produktionssystem

Die Unternehmen müssen ihre Flexibilität und Wandlungsfähigkeit zunehmend erhöhen, um den extremen Veränderungen schneller begegnen zu können. Sie werden kaum mehr in der Lage sein, in ihrer eigenen Produktion die gesamten Produkte und Prozesse genau zu definieren. Dies wird als Schwelle zwischen Kompliziertheit und Komplexität bezeichnet. Diese äußere Komplexität muss mit der inneren Komplexität in Einklang gebracht werden. Hierfür wird eine dezentrale autonome Intelligenz, die sich selbst organisiert, gefordert, um solchen neuen Anforderungen in der Industrie zu erfüllen.
Das Ziel ist die Modellierung eines dezentralen Steuerungskonzeptes für die Produktionsversorgung innerhalb eines cyber-physischen Produktionssystems. Dieses soll auf Veränderungen definierter Umgebungszustände reagieren, die sich an den Herausforderungen eines bestehenden kundenspezifischen Produktionssystems orientieren. Nach der Entwicklung des Produktionsversorgungskonzeptes wird mit Hilfe von empirischen Untersuchungs- und Evaluationsergebnissen ein Nachweis über die Funktionalität sowie den Nutzen des beschriebenen Konzeptes geführt.

 

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Ansprechpartner: Haci Bayhan, M.Sc.
Website:  GRK 2193 – Anpassungsintelligenz von Fabriken im dynamischen und komplexen Umfeld