Entwicklung einer Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen Fabriklayoutplanung mittels mathematischer Modellierung von fabrikplanungsrelevanten Eigenschaften

Thema Fabrikplanung, Künstliche Intelligenz
Projekttitel Entwicklung einer Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen Fabriklayoutplanung mittels mathematischer Modellierung von fabrikplanungsrelevanten Eigenschaften (MeFaP)
Laufzeit 01.09.2017 – 29.02.2020
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Pressemitteilung

Die Qualität eines Fabriklayouts beeinflusst erheblich den marktgerechten Produktionsbetrieb und damit den wirtschaftlichen Erfolg eines Unternehmens. Die Effektivität eines Fabrikplanungsprojekts hängt daher maßgeblich von der Güte der Layoutplanung ab.

Für die Fabriklayoutplanung existieren derzeit verschiedene Verfahren: Die manuelle Planung durch Experten und die automatisierte Planung durch Methoden des Operations Research. Beide Verfahren sind hinsichtlich ihrer Bewertungsmethoden beschränkt. Die Fabrikbewertung erfolgt entweder qualitativ und mehrdimensional oder quantitativ, allerdings beschränkt auf wenige Kennzahlen. Um diese Defizite zu überwinden, wurde im Vorgängerprojekt "QuamFaB" bereits eine Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen ad hoc Fabrikbewertung entwickelt. Auf dieser Basis ist es nun möglich, auch die Layoutplanung effizienter zu gestalten.

Ziel des Forschungsprojekts "MeFaP" ist es, eine Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen Fabriklayoutplanung zu entwickeln, die es ermöglicht, den Planungsaufwand im Vergleich zu konventionellen Methoden zu reduzieren und gleichzeitig die Güte des Planungsergebnisses zu verbessern. Unternehmen sollen durch diese Entscheidungsunterstützung befähigt werden, Fabrikplanungsprojekte weitestgehend selbstständig durchführen zu können.

Open-Source-Software zur Groblayoutplanung

Mit der MeFaP-Software, die im Forschungsprojekt entstanden ist, lassen sich Groblayouts automatisch planen, bewerten und optimieren. Die Software kann ohne Vorkenntnisse genutzt werden. Das IPH unterstützt damit insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, für die Fabrikplanungsprojekte nicht zum Tagesgeschäft gehören. 

Die Open-Source-Software MeFaP wurde unter der Softwarelizenz European Union Public Licence V. 1.2 veröffentlicht und ist über GitLab kostenfrei verfügbar: https://gitlab.com/iph-group/lo_aif_mefap_2017/mefap

Weitere Informationen

Bei der Planung wandlungsfähiger Fabriken bietet das IPH Unterstützung an. Klicken Sie auf den Link, um weitere Informationen zu erhalten.

Veröffentlichungen zum Projekt

In diesem Beitrag wird eine neue Lösung für das Problem der Layoutplanung vorgestellt. Der Ansatz wurde in eine Planungssoftware integriert. Das Ziel des MeFaP-Forschungsprojekts war vor allem die Entwicklung einer benutzerfreundlichen Entscheidungshilfe des Facility-Layout-Problems für kleine und mittlere Unternehmen. Daher wurde auf eine realitätsnahe Modellierung des Planungsproblems Wert gelegt. So wurde z. B. eine Routenplanung mit Flächenzuordnung integriert. Als Lösungsansatz wurde die Metaheuristik Tabu Search gewählt. Um eine effiziente Optimierung zu gewährleisten, wird die Optimierung in zwei Schritten durchgeführt, einmal ohne und dann mit Routenplanung. Die Experimente wurden mit den Zielen Materialflussdistanz, Temperatur und Sauberkeit durchgeführt, die kurz beschrieben werden. Die Ergebnisse der Experimente wurden mit aktuellen Lösungsansätzen verglichen.

Facility Layout Problem, Fabrikplanung, multikriteriell, Metaheuristik, Tabu Search, Software

Die Layoutplanung ist eine komplexe Planungsaufgabe im Rahmen einer Fabrikplanung, welche bisher meist manuell ausgeführt werden musste. Zwar wurden in der Vergangenheit viele Optimierungsverfahren für die  zugrundeliegende Problemstellung entwickelt, jedoch waren diese nur für einen kleinen meist universitären Expertenkreis anwendbar. Daher wurde in einem Forschungsprojekt eine einfach anwendbare Software zur Layoutplanung entwickelt, um Unternehmen einen Zugang zu diesen Optimierungsverfahren zu bereiten.

Fabrikplanung, Layoutplanung, Optimierung, Operations Research, Software

Die derzeitig genutzten Methoden zur Planung von Fabriklayouts sind hinsichtlich ihrer Bewertungsmethoden beschränkt. Die Fabrikbewertung erfolgt entweder qualitativ oder quantitativ, hierbei aber beschränkt auf wenige Zielgrößen. Diese Defizite wurden durch die Entwicklung einer Methode zur quantitativen, mehrdimensionalen ad hoc Fabrikbewertung überwunden. Auf dieser Basis ist es nun möglich, eine Fabriklayoutplanungsmethode zu entwickeln, die den Planungsaufwand reduziert und die Lösungsgüte deutlich erhöht.

Fabriklayoutplanung, Fabrikplanung, Fabrikbewertung, Operations Research, mathematische Modellierung

Förderer

Das IGF-Vorhaben 19666 N der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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