Produktionssysteme im Spannungsfeld zwischen Anpassungsfähigkeit und Effizienz

Zu Beginn eines Green- oder Brownfield-Projekts wird seitens des Fabrikbetreibers häufig der initiale Anspruch formuliert, ein hochanpassungsfähiges und ein maximal effizientes Produktionssystem innerhalb einer Lösung zu vereinen. Mit diesem Blog-Beitrag werden die mit dieser Anspruchshaltung verbundenen Herausforderungen beleuchtet und mögliche Ansatzpunkte für den Aufbau eines vereinenden Systems aufgezeigt. An dieser Stelle sei bereits betont, dass die gleichzeitige Berücksichtigung beider Anforderungen eine andere Lösung entstehen lässt, als wenn die Maximalausprägung eines Anspruchs verfolgt wird. Dies darf als eine Art »Schieberegler« in der Fabrikplanung interpretiert werden, dessen jeweiliges Ende durch die beiden Maximalausprägungen der Pole Anpassungsfähigkeit und Effizienz definiert wird. Je nachdem, welche planerischen Weichen im individuelle Projekt gesetzt werden, pendelt sich der Regler entlang dieses Spektrums zwischen den beiden Maximalausprägungen ein.

Eine solche Situation ist aus Sicht der Fabrikplanung nicht ungewöhnlich, jedoch erfordert sie eine umfangreiche Analyse möglicher Wirkzusammenhänge und deren Auswirkungen. Um die Komplexität dieser Aufgabe besser zu verstehen, lohnt sich eine kurze Einordnung der beiden Pole Anpassungsfähigkeit und Effizienz. (siehe hierzu auch: Wiendhal, H-H. et al (2023): Handbuch Fabrikplanung)

Was bedeutet Anpassungsfähigkeit in der Fabrikplanung?  

Anpassungsfähigkeit in der Fabrikplanung beschreibt im Wesentlichen den Reaktionsrahmen, mit dem das Fabriksystem auf Umstandsveränderungen reagieren kann. Dabei kann grundsätzlich in zwei Anpassungsmuster unterschieden werden. 

Flexibilität in der Fabrikplanung 

Flexibilität wird durch einen Reaktionsrahmen generiert, der ohne Veränderungen der Systemgrenzen einer Fabrik vorgenommen werden kann. Der Handlungsspielraum dieser Maßnahmen ist häufig kurzfristig orientiert. Aus planerischer Sicht erhöhen beispielsweise universell ausgestattete Arbeitsplätze (Dimensionierung, TGA-Ausstattung etc.) den Rahmen für flexible Reaktionen. 

Wandlungsfähigkeit in der Fabrikplanung 

Wandlungsfähigkeit entsteht hingegen durch bewusste Veränderungen der Systemgrenzen und adressiert typischerweise eher mittel- und langfristige Effekte. Ein weites Stützenraster reduziert beispielweise die zu berücksichtigenden Fixpunkte im Falle einer perspektivischen Flächenumnutzung. 

Für beide Anpassungsmuster ist eine individuelle Betrachtung notwendig, um ein sinnvolles Gleichgewicht zwischen dem erforderlichen Grad der Anpassungsfähigkeit und den ökonomischen Auswirkungen festzulegen.

Was bedeutet Effizienz in der Fabrikplanung? 

Die Effizienz einer Fabrik lässt sich in unterschiedlichen Ausprägungsformen ausdrücken: 

• Ressourceneffizienz
• Prozesseffizienz
• Flächeneffizienz
• Energieeffizienz
• u. v. m.

Grundsätzlich geht es bei allen Ausprägungsformen der Effizienz stets darum, den eingesetzten Input zum erzielten Output ins optimale Verhältnis zu bringen. Im Produktionsumfeld ist das Thema der Effizienz häufig eng mit Themen wie Standardisierung oder Automatisierung verwoben. Auch wenn die technologischen Entwicklungen zunehmende mehr Freiheitsgrade in automatisierten Systemen zulassen, definiert ein standardisierter Prozess weiterhin die optimale Ausgangsbasis für den Einsatz von Automatisierung in der Produktion und Logistik.

Diese kurze Einordnung der beiden Pole Anpassungsfähigkeit und Effizienz lässt bereits vermuten, welche Zielkonflikte durch eine bilaterale Verfolgung beider Zielsetzungen entstehen können. Umso wichtiger ist die Aufgabe der Fabrikplanung, ein harmonisches Produktionssystem mit dem richtigen Gleichgewicht unter Berücksichtigung der individuellen Rahmenbedingungen zu entwickeln.

Die folgenden fünf Ansatzpunkte helfen aus unserer Sicht dabei, dieses Gleichgewicht herzustellen:

1. Klare Zielprofilierung für die Fabrik innerhalb des eigenen Produktionsnetzwerks

2. Befähigende Gebäudestruktur für den operativen Betrieb

3. Modulare Layoutgestaltung mit universeller Ausrüstung in geeigneten Funktionsbereichen 

4. Sinnvolle Mensch-Automatisierungs-Kollaboration

5. Implementierung einer intelligenten Produktionsplanung und -steuerung