Revolution der Fabrikplanung: Software erstellt Groblayouts automatisch
In kurzer Zeit zum Groblayout, auch ohne Kenntnisse von Fabrikplanung: Das ermöglicht eine Open-Source-Software namens MeFaP, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH entwickelt haben. MeFaP steht ab sofort frei zugänglich im Netz. Unternehmen können die Software nutzen, um ihre bestehenden Fabriklayouts automatisch bewerten und optimieren zu lassen – oder ganz neue Layouts zu generieren.
Der Name MeFaP steht für „Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen Fabriklayoutplanung“. Grundlage für die Open-Source-Software bildet das gleichnamige Forschungsprojekt, das das IPH mit Fördergeld des Bundeswirtschaftsministeriums durchgeführt hat. Und diese Software könnte die Fabrikplanung revolutionieren: Sie berechnet automatisch Groblayouts und optimiert diese nach den Wünschen der Nutzerinnen und Nutzer. Damit übernimmt sie eine Aufgabe, mit der Fabrikplanungsexperten bisher tagelang beschäftigt waren.
Das nützt insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen, für die Fabrikplanungsprojekte nicht zum Tagesgeschäft gehören – und die in der Regel kein geschultes Personal dafür haben. Diese Unternehmen können ab sofort mit wenig Aufwand überprüfen, ob ihr aktuelles Fabriklayout noch zeitgemäß ist oder ob eine Restrukturierung sinnvoll sein könnte, um effizienter zu produzieren.
„Die Software übernimmt nicht den gesamten Fabrikplanungsprozess, aber sie spart enorm viel Zeit bei den ersten Schritten“, erklärt IPH-Mitarbeiter Paul Aurich, der die Software federführend entwickelt hat und die automatisierte Layoutplanung zum Thema seiner Promotion machen will. „Uns war es wichtig, die Software so zu gestalten, dass jeder sie ohne Hilfe bedienen kann“. „Gleichzeitig lässt die Software sehr viele Freiheiten für alle, die sich mit Fabrikplanung bereits auskennen und ihr Fabriklayout detaillierter optimieren wollen.“
Auf der Benutzeroberfläche wird zunächst der Grundriss der Fabrik eingezeichnet und in ein gleichmäßiges Raster unterteilt. Die einzelnen Kästchen des Rasters repräsentieren Flächen von mindestens einem Meter Länge und einem Meter Breite. Je gröber das Raster, desto weniger Zeit benötigt die Software am Ende für die Layoutberechnung. Zusätzlich können Nutzerinnen und Nutzer dieser Software jedem Kästchen Eigenschaften zuweisen. Hinterlegt werden kann beispielsweise die Deckenhöhe, Bodentraglast, die Art der Beleuchtung und die zur Verfügung stehenden Anschlüsse wie Wasser, Druckluft und Strom.
Per Klick zur Fabrik: Dieses Groblayout hat die Open-Source-Software MeFaP automatisch generiert und bewertet. (Quelle: IPH)
All diese Daten benötigt die Software, um die einzelnen Flächen optimal im Fabrikgebäude anordnen zu können. „Diese Daten müssen Unternehmen ohnehin zusammentragen, wenn sie mit einem Fabrikplanungsprojekt beginnen“, sagt Aurich. „Die Software unterstützt dabei, indem sie alle relevanten Informationen abfragt.“ So bekommen auch Unternehmen, die noch nie eine Fabrik geplant haben, eine Vorstellung davon, welche Daten überhaupt notwendig sind. Je mehr Informationen die Software bekommt, desto besser wird das Ergebnis.
Nach der Dateneingabe beginnt die Optimierung. „Einen ersten groben Layoutentwurf kann unsere Software in fünf Minuten erstellen“, sagt Aurich. Für eine detaillierte Optimierung benötigt das Programm allerdings ein paar Tage. „Es sollte dann auf einem freien Rechner laufen, der für nichts anderes benutzt wird“, rät Aurich. Diverse Algorithmen erstellen im Hintergrund unzählige Layoutvarianten und bewerten diese. Am Ende zeigt die Software die fünf besten Layouts an – inklusive der jeweiligen Bewertung. Zusätzlich können sich die Nutzer weitere Varianten anzeigen lassen, die schlechter abgeschnitten haben. Alle Layouts können anschließend noch manuell bearbeitet werden.
Ohnehin lässt die Software sehr viele Freiheiten. Auch wenn die Voreinstellungen so gewählt sind, dass sich jeder ohne Vorkenntnisse durchklicken kann – wer sich mit Fabrikplanung auskennt, kann der Software genaue Vorgaben machen. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass alle Lagerflächen in einem bestimmten Bereich angeordnet werden müssen. Es können feste Flächen für Wege vorgeben oder bestimmten Fabrikobjekten manuell ein fester Platz zugewiesen werden. Und es kann festgelegt werden, welche Zielkriterien bei der Layoutbewertung am wichtigsten sind.
Die Software kann aber nicht nur neue Layouts generieren, sondern auch bestehende Layouts bewerten. Unternehmen können ihr aktuelles Fabriklayout in die Software eingeben und erhalten Bewertungen in elf Kategorien, darunter Materialfluss und Flächennutzungsgrad. „Das ist für kleine und mittlere Unternehmen vielleicht der wichtigste Anwendungsfall“, sagt Aurich. „Denn damit können sie selbstständig beurteilen, ob sich ein Fabrikplanungsprozess lohnen könnte oder ob ihr Layout schon gut ist, so wie es ist.“
Die Open-Source-Software MeFaP wird unter der Softwarelizenz European Union Public Licence V. 1.2 veröffentlicht und ist frei verfügbar – sowohl auf der Projektwebseite unter http://mefap.iph-hannover.de als auch über GitLab unter https://gitlab.com/iph-group/lo_aif_mefap_2017/mefap.
Bild links:
Layoutplanung: Nutzerinnen und Nutzer können mit der MeFaP-Software bestehende Fabriklayouts bewerten, neue Layouts automatisch generieren und anschließend manuell bearbeiten. (Quelle: IPH)
