Flexibilität gewinnt: ERP-MES-Lösungen für wandlungsfähige Produktionssysteme

Die Fabrik der Zukunft muss flexibel, wandlungsfähig und belastbar sein. Nur so können Unternehmen den volatilen Märkten standhalten. Dies erfordert neue Organisationsformen und eine engere Vernetzung von Produktions- und Ausführungsebene.

Flaschenhals Suezkanal, Corona-Pandemie, Ukraine-Krieg: Verschiedenste Ereignisse haben in kurzem Abstand weltweit Unternehmen aller Branchen schmerzlich vor Augen geführt, wie unbeständig die globalen Absatz- und Beschaffungsmärkte sind. Nicht nur Lieferketten sind betroffen, auch Preise und die Verfügbarkeit von Ressourcen erweisen sich als volatil.

Was haben die Unternehmen gelernt? Je instabiler die Märkte sind, in denen sie agieren, desto schneller und flexibler müssen sie reagieren können.

Fertigungsunternehmen etwa müssen in der Lage sein, schnell und effizient ihre Produktion umzuplanen. Angesichts einer immer höheren Variantenvielfalt bzw. einer zunehmenden Individualisierung von Produkten ist dies mit den aktuellen Organisationsmethoden kaum möglich.

Das erforderliche Maß an Flexibilität und Wandlungsfähigkeit können hingegen neue Produktionsmethoden wie die Schwarm- und Matrixfertigung bieten, die nach und nach Einzug in die Betriebe halten. Diesen Wandel müssen auch die etablierten ERP-MES-Lösungen als Dreh- und Angelpunkt der Steuerungs- und Produktionsprozesse (mit)tragen.

Verteilte Arbeitsinhalte durch Schwarmfertigung

Was bedeutet das konkret? Der Begriff Schwarmfertigung ruft bei vielen Leserinnen und Lesern wahrscheinlich sofort das Bild tausender kleiner Fische vereint zu einem riesigen Schwarm vor Augen. Alles, was diese Tiere tun, um vermeintlich übermächtigen Räubern die Stirn zu bieten, ist in einem Netzwerk zu kooperieren. Mit Erfolg. Übertragen auf den Produktionskontext besteht das Konzept der Schwarmfertigung im Kern darin, Arbeitsinhalte auf mehrere, ggf. auch externe Produktionssysteme zu verteilen. Insbesondere in der Automobilproduktion wurden entsprechende Ansätze bereits getestet, z. B. die Kombination von klassischer Linien- mit einer Art Inselfertigung.

Die Idee: Die Unternehmen profitieren von der hohen Effizienz der Linienfertigung und können durch die Flexibilität der Inselfertigung gleichzeitig die vorhandenen Kapazitäten optimal ausnutzen.

Tatsächlich ist das Effizienzpotenzial bei der zunehmenden Individualisierung der Fahrzeuge (Stückzahl 1) riesig – erst recht, wenn diese Prinzipien im nächsten Schritt auch auf externe Partner in der Lieferkette ausgedehnt und Arbeitsinhalte parallelisiert werden.

Taktunabhängige Fließfertigung

Kernelemente der Matrixproduktion sind hingegen frei verkettete Fertigungs- und Montagestationen, die jeweils über multiple Prozessfähigkeiten verfügen und von einem flexiblen Transportsystem versorgt werden. Dabei setzen die Transportsysteme die Verkettung der Arbeitsstation jeweils auftragsspezifisch um. Weil sämtliche Fähigkeiten mehrfach zur Verfügung stehen, stören Instandhaltungs- oder Reparaturmaßnahmen an einzelnen Stationen die Produktionsabläufe kaum oder gar nicht.

Anders als in der Fließfertigung werden Auftragsreihenfolge zudem nicht langfristig festgelegt. Stattdessen kann die Auftragsfreigabe sehr kurzfristig erfolgen. Wer die Prinzipien der Matrixproduktion umsetzt, kann folglich die wirtschaftlichen Vorteile einer klassischen Fließfertigung mit dem Flexibilitätsvorteil einer Werkstattfertigung verknüpfen und von einer Art taktunabhängiger Fließfertigung profitieren.

Enge Verzahnung von Planungswelt und Ausführungsebene

Beide Systeme führen zu dem gewünschten erhöhten Freiheitsgrad in Planung und Produktion. Ihre Steuerung bedarf jedoch Software-Lösungen, die weit über herkömmliche Planungs­algorithmen hinausgehen und die Flexibilität über alle Planungsebenen unterstützt.

Unter anderen setzten Prinzipien wie die Schwarm- und Matrixproduktion

• eine durchgängige Vernetzung und Intelligenz der am Wertschöpfungsprozess beteiligten Objekte voraus,
• eine intelligente Produktions- und Materialflusssteuerung sowie
• flexibilisierte Beschaffungssysteme.

Weil beide Prinzipien zudem auf aktuelle Daten angewiesen sind, müssen ERP und MES  – also Planungswelt und Ausführungsebene – eng miteinander verknüpft sein. ERP- und MES-Software wie PSIpenta unterstützen eine wandlungsfähige, resiliente Produktion z. B. durch Ergänzungsmodule wie die adaptive Fertigungssteuerung mit Rückstandsauflösung. Durch die Rückkopplung von Verzögerungen im Produktionsablauf in die Planung, lassen sich Störungen effizient ausregeln. Zudem können mögliche Ausfälle der Produktionstechnik durch präzise Betriebsdaten prognostiziert werden und ohne Zeitverzug in die Planung miteinfließen.

Lückenloses Zusammenspiel von ERP und MES

Schwarmfertigung und Matrixproduktion sind geeignete Konzepte, um die Resilienz der Fertigung gegenüber Störungen ebenso wie die Wandlungsfähigkeit zu erhöhen. Nach und nach werden Organisationsformen wie diese herkömmliche Methoden ersetzen bzw. ergänzen. ERP-MES-Lösungen spielen in dieser Entwicklung als führende Planungs- und Steuerungssysteme eine entscheidende Rolle und müssen lückenlos miteinander agieren.

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