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Produktions- und Interlogistik simuliert und synchronisiert

Logistikprozesse mit SynLApp optimieren

Produktions- und Interlogistik simuliert und synchronisiert

Im Projekt SynLApp entsteht ein digitaler Assistent zur Synchronisation der Produktions- und Interlogistik verschiedener Lieferkettenakteure. Die Teilnehmer sollen damit die Situation ihrer Partner im Blick halten sowie später Reservierungsvorschläge und Transportangebote quittieren können.

 (Bild: FIR e. V. an der RWTH Aachen) [1]

(Bild: FIR e. V. an der RWTH Aachen)

Um den Marktanforderungen nach individuellen Erzeugnissen und kurzen Lieferterminen wirtschaftlich begegnen zu können, optimieren produzierende Unternehmen laufend ihre Prozesse entlang der Wertschöpfungskette. Die Abstimmung von Material- und Informationsflüssen in den betroffenen Abläufen profitiert deutlich von unternehmensübergreifendem Austausch. Daher rücken häufig die Vorhersage und die Handlungsoptionen in Folge von Produktionsschwankungen in den Interessenmittelpunkt. Um eine engere Abstimmung zwischen Produktions- und Logistikunternehmen zu ermöglichen, untersuchen Forschende im Projekt SynLApp neue Möglichkeiten des Datentausches für eine wechselseitige Synchronisierung. Anhand von Datenanalysen sollen im Leistungserstellungsprozess eine genauere Planung und Koordination der Logistik angestrebt werden. Die angebundenen Akteure erhalten über das webbasierte Assistenzsystem SynLApp Prognosen und Vorschläge für die Auftragsabwicklung. Das soll Überkapazitäten mindern, Prozesse parallelisieren und Vorgänge synchronisieren.

Simulierte Agenten

Mit einem ereignisgesteuerten Simulationsmodell wird SynLApp auf Praxistauglichkeit geprüft. Darauf basierend lassen sich die im Rahmen der Anforderungsspezifikation definierten Szenarien mit Flexibilitätsoptionen in Simulationsexperimente übersetzen. Im Vordergrund steht der Aufbau einer Lieferkette mit transparenter und paralleler Datenweitergabe. Um diese Modelle künftig als Service bereitzustellen, sollen Schnittstellen zu Geschäftsanwendungen entwickelt werden. Zuvor ist der Proof of Concept des Assistenzsystems in einer virtuellen Umgebung zu erproben. Für Modellierung nutzen die Projektbeteiligten das Simulationstool Tecnomatix Plant Simulation von Siemens. Zu Beginn der Materialflusssimulation wurden die Beziehungen der Hersteller und Logistikdienstleister untereinander modelliert. Als Beispiel wurden drei Produkte und ihre Produktionsanlagen digital abgebildet. Dafür wurde ein Unternetzwerk in der Simulation angelegt, in dem die Bearbeitungsschritte wie Drehen oder Fräsen durchlaufen werden. Anschließend werden die Erzeugnisse verpackt und in einem Ausgangslager mit automatischer Platz- und Bestandsverwaltung zwischengelagert. Gemäß der Transportplanung werden Versandeinheiten ausgelagert, auf einen LKW des Logistikunternehmens geladen und über eine definierte Wegstrecke in ein Verteillager transportiert. Von dort aus werden die Aufträge ins In- und Ausland versendet.

Daten für das Modell

Zur Koordination der Informations- und Materialflüsse musste im Modell eine projektspezifische Datenstruktur hinterlegt werden. Darin wurden ein Schichtmodell, Arbeits- und Transportpläne sowie Ausschussquoten und Verfügbarkeiten implementiert. Letzteres bildet stochastische Einflüsse im Modell ab, um die real ebenfalls existierenden Unsicherheiten zu berücksichtigen. Im Arbeitsplan sind zudem Aufträge mit Losgrößen, Informationen zum Zielort, Liefertermin sowie Auftragsstatus notiert. Im Transportplan stehen Informationen zur Lieferung wie Abholzeiten und Liefermengen. Das Simulationsmodell muss auch die auf Schnittstellen basierende wechselseitige Synchronität zwischen beiden Akteuren abbilden. Hierfür wurden auf Produktionsseite Daten zum Auftrags-, Lager- und Lieferstatus erfasst und über eine integrierte Benutzeroberfläche der Simulationsumgebung aufgeführt. Im Mittelpunkt der ausgegebenen Daten stehen die Anzeige des Produktionsfortschritts, die Prognose zum erwarteten Fertigstellungszeitpunktes unter Berücksichtigung auftretender Störungen, die Anzahl eingelagerter Paletten sowie der nächste Ankunftszeitpunkt eines LKW am Ausgangslager. Parallel dazu werden auf Logistikseite Daten zur Touren- und Transportplanung visualisiert. Generierte Daten sollen dabei für transparente Prozesse sorgen.

Plan und Realität abgleichen

Um organisatorische Maßnahmen abzuleiten, muss zuvor im Simulationsmodell die Planung des Produktions- und Logistikprozesses mit dem Ist-Zustand verglichen werden. Hierfür wurden im Modell fixe Produktions- und Versandmengen sowie Abholzeiten des Logistikunternehmens für einen Zeitraum von einer Woche hinterlegt. Innerhalb erster Simulationsdurchläufe konnten nach definierten Zeitabständen Produktionsverzögerungen und daraus resultierende Abweichungen im Auftragsabwicklungsprozess identifiziert werden. Basierend auf den Erkenntnissen und Anforderungen wurden bei beiden Akteuren Maßnahmen implementiert, um operative Flexibilität zu schaffen. Im Fall von Verzögerungen wurde beim Hersteller getestet, die Prozessgeschwindigkeit der Anlagen zu erhöhen, externe Ressourcen einzubinden und Produktionszeiten zu verlängern. Parallel dazu wurde auf Logistikseite mit veränderten Abholterminen und erhöhten Transportkapazitäten experimentiert. Dafür müssen beide Akteure Daten zum innerbetrieblichen Auftrags- und Lieferfortschritt teilen. Anhand der Simulationsergebnisse lässt sich die Wirksamkeit der verschiedenen Maßnahmen bewerten. So können die Ziele Minimierung von Verspätungen und Wartezeiten sowie die Steigerung der Auslastung beim Transport erreicht werden.

Demonstrator geplant

Für eine Synchronisation der Produktions- und Interlogistik. wie sie hier geschildert wird, wurde eine webbasierte grafische Benutzeroberfläche entwickelt. Über eine MQTT-Schnittstelle in der Materiaflusssimulation können die Produktions- und Logistikdaten in einem standardisierten Format ausgetauscht, auf der Weboberfläche visualisiert und mit den notwendigen Funktionen untersetzt werden. Das ermöglicht die externe Visualisierung von Daten sowie Steuerung von Maßnahmen im Modell. Parallel zur inhaltlichen Weiterentwicklung ist geplant, eine vollumfängliche Web-Applikation mit zentraler Simulation als Demonstrator aufzubauen. Damit sollen Fertigungs- und Transportunternehmen künftig eigenständig passende Maßnahmen finden und testen, um ihre Logistikabläufe bedarfsgerecht zu gestalten.