Die moderne Fabrik denkt mit

Innerhalb der Toleranzkette gibt es erhebliche Optimierungspotentiale. Das gilt insbesondere in mehrstufigen Produktionssystemen, die sich vor allem durch ihre komplexen Produkte und Prozessketten mit komplizierten Abhängigkeiten auszeichnen. Im Gegensatz zur bloßen Ausführung planerischer Vorgaben, stellt es eine bedeutsame Innovation dar, das Produktionssystem selbst über Veränderungen und Maßnahmen zur Verbesserung des Prozesses entscheiden zu lassen. Während also bislang Toleranzen und ihre zulässigen Abweichungen von einer planerischen Instanz festgelegt wurden, soll diese Aufgabe künftig in das Produktionssystem integriert werden.

Dieser Ansatz reduziert den oft sehr hohen menschlichen Aufwand des Engineering, der zur Optimierung notwendig ist. Durch die Vernetzung in die verschiedenen Stufen der Fertigung hinein ist es möglich, nicht nur fortwährend relevante Produktionsdaten und Fertigungsparameter aufzunehmen, sondern auch Felddaten zu gewinnen, und diese als Basis von eigenständigen Eingriffen in den Produktionsprozess zu nutzen.

Das ermöglicht eine ganzheitliche Transparenz des gesamten Produktionsprozesses. Jedes Bauteil wird von einer prozessüberwachenden Architektur durch die verschiedenen Fertigungsstufen begleitet. So wird das Produktionssystem als Ganzes befähigt, funktionsorientierte und individuelle Produkte effektiv und effizient herzustellen. Kern dieser Vorgehensweise ist dabei sowohl die eigenständig erstellte Daten- und Entscheidungsbasis, als auch ein damit verbundener Wandel von der toleranzorientierten zu einer funktionsorientierten Produktion. Basis einer solchen Produktion ist nicht die unbedingte Einhaltung festgelegter Toleranzen, sondern die Erfüllung definierter Anforderungen und Funktionen des Produktes.

Hierfür ist es notwendig, die vorgesehene Architektur mit kognitiven Fähigkeiten auszustatten. Kognitive Architekturen besitzen das Vermögen, sich zum Teil verändernde Informationen und Parameter aufzunehmen, zu verarbeiten und auf Basis dessen verbessernd zu reagieren. Sie sind also in der Lage, zu lernen.

Ausgehend von einer kognitiven Architektur stellt das selbst optimierende System an sich die übergreifende und abstrahierte Vision künftiger Produktionssysteme dar. Dabei soll im Zuge einer Erweiterung der Definition selbst optimierender Systeme die Architektur über die Adaption externer vorgegebener Parameter (klassischer Regelkreis) hinaus in die Lage versetzt werden, die Ziele auf Basis intern getroffener Entscheidungen innerhalb gesetzter Grenzen autonom anzupassen. Durch diese Systemaufweitung wird die Umsetzung der im Rahmen des Selbstoptimierungsprozesses gefundenen Zielanpassungen in das System selbst integriert und so einem ganzheitlichen Ansatz Rechnung getragen.

So gestaltete Systeme sollten in der Zukunft in der Lage sein, das elementare Problem der Komplexität von Produktionssystemen zu lösen. Die Prozesse sind vielschichtig. Daraus ergibt sich eine Unschärfe der Wechselwirkungen zwischen Prozess, Materialien, Produktionsmitteln und den Menschen eines gesamten Produktionssystems. Deshalb ist es bislang nur unzureichend möglich, die Reaktionen eines Prozesses auf vorgenommene Veränderungen in ihrer Gänze abzuschätzen. Mögliche Optimierungspotentiale können daher nicht vollständig ausgeschöpft werden. Im Gegensatz zum Eingriff von außen, z.B. durch den Menschen, bieten selbstoptimierende Systeme demnach die Möglichkeit, durch situationsabhängige Entscheidungen über Anpassungen und Verbesserungen des Produktionssystems diese Optimierungspotentiale besser zu nutzen.

Durch die Kombination von Vereinfachung und Eliminierung planerischer Aufgaben und zunehmender Eigenintelligenz des Systems wird folglich die unter Hochlohnrahmenbedingungen notwendige Flexibilisierung und höhere Wertorientierung der Produktionsprozesse erreicht.

Referent:

Nikolaus Bauer

BMW AG

Vision:

Selbst optimierende Systeme