Fabrik 4.0 im Fokus 06.07.2022, 13:03 Uhr

Wie KI Lieferbereitschaft und Fabrikeffizienz optimiert

Schneller und kosteneffizienter zu besseren Ergebnissen kommen: Dies gelingt mit dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI). Gezeigt wird, wie komplexe Produktions- und Feinplanungstools besser, schneller und darüber hinaus für den Mittelstand erschwinglich werden.

Künstliche Intelligenz macht es möglicht, das Optimum aus der Produktionsfeinplanung herauszuholen. Grafik: Anatoly Stojko/Dreamstime.com

Künstliche Intelligenz macht es möglicht, das Optimum aus der Produktionsfeinplanung herauszuholen. Grafik: Anatoly Stojko/Dreamstime.com

Eine komplexe Produktion mit vielen Fertigungsschritten ist von vielen Einflussgrößen abhängig. Entsprechend aufwendig wird die in der Regel wöchentlich durchzuführende Produktions- und Feinplanung. Hier stehen Optimierungsentscheidungen im Vordergrund: Und zwar darüber, was wann und in welcher Reihenfolge gefertigt werden muss.

Künstliche Intelligenz löst den gordischen Knoten auf

Oberstes Ziel im Fertigungsbetrieb ist, das „Dilemma“ der pünktlichen Bereitstellung von Ware bei möglichst effizienter Fabrikauslastung gegen begrenzte Kapazitäten zu lösen. Mit einfachen Maschinenbelegungsplänen und klassischen Rechenmethoden gelingt dies oft nicht mehr. Künstliche Intelligenz kann diesen „gordischen Knoten“ mittels Heuristiken und Metaheuristiken lösen und selbst schwierigste Optimierungsaufgaben bei jeder neuen Einbuchung von Aufträgen binnen weniger Sekunden effizient und automatisiert vornehmen. Das Ergebnis: Gesteigerte Termintreue, höhere Produktivität der gesamten Fabrik bei geringerem Planungsaufwand und niedrigeren Kosten für die Planungstools, sodass sich heute selbst Mittelständler solche Tools leisten können.

Bislang waren klassische PP/DS-Tools aufgrund der Komplexität zu aufwendig und zu teuer, weshalb sie vornehmlich in DAX-Konzernen zum Einsatz kamen. Ein positives Gegenbeispiel liefert die SCT Supply Chain Technologies GmbH aus Herzogenrath bei Aachen: Mit ihrer KI-Lösung, die sie in das PP/DS-Modul von Diskover SCO implementiert hat. Dies ist ein einfach, effizient und rationell zu bedienendes Werkzeug, welches dank „Continuous Delivery“ immer automatisch auf dem aktuellsten Stand ist. Der Datenaustausch mit führenden ERP-Systemen läuft über standardisierte Schnittstellen. Das Tochterunternehmen der Abels & Kemmner-Gruppe greift dabei auf über 25 Jahre Erfahrung in der Optimierung der Logistik und des Supply Chain-Managements zurück.

Hohe Software-Investments und Liquiditätseinbußen verhindern

KI-basierte PP/DS-Tools (Softwaremodule für Product Planning and Detailed Scheduling) brauchen zwar ebenfalls alle relevanten Eingangsparameter – und damit auch einen initialen Einführungsaufwand. Sie sind aber aufgrund der KI weniger komplex in ihrer Logik und erfordern weniger Rechenleistung, weshalb sie preiswerter am Markt angeboten werden können. Dennoch bieten sie bessere Ergebnisse als die klassischen PP/DS-Tools und berücksichtigen alle relevanten Zielkriterien wie Produktivität, Termintreue und Durchsatz – immer auch unter Berücksichtigung von Restriktionen wie beispielsweise begrenzten Personal- oder Maschinenkapazitäten oder den Rüstaufwand (set-up effort). Orchestriert werden hierzu unter anderem Ressourcenverfügbarkeiten, Splitfaktoren, Kostenparameter, Taktzeiten sowie Werks- und Schichtkalender.

KI-basierte Feinplanungssysteme bieten gegenüber konventionellen PP/DS-Systemen viele Vorteile. Grafik: Abels & Kemmner

Anwendern stehen dabei grundsätzlich drei unterschiedliche Methoden zur Verfügung, die jeweils andere Nutzen bringen: Entweder setzen sie die vollautomatische integrierte Material-, Kapazitäts- und Auftragsfeinterminierung ein, um ohne weiteres Zutun eine KI-optimierte Produktions- und Feinplanung zu erhalten. Oder sie planen Arbeitsvorgänge und Aufträge aus einer Plantafel von Hand per Drag& Drop in das vorhandene Kapazitätsangebot ein. Die dritte Methode macht es möglich, gegen unbegrenzte Kapazität zu planen, um die aktuelle Auslastungssituation des Betriebs anschaulich darzustellen.

Meilenstein auf dem Weg zur Industrie 4.0-Fabrik

KI-basierte PP/DS-Tools sind jedoch nicht nur für die Produktion ein deutlicher Gewinn. Sie sind auch ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer durchgängig automatisierten Planung und Disposition der gesamten Supply Chain. Insofern sind sie von hoher Bedeutung, um Industrie 4.0-Fabriken und werksübergreifende virtuelle Fabriken dispositiv optimal unterstützen zu können. Wird das PP/DS-System beispielsweise mit einem übergeordneten Dispositionsmanagementsystem verknüpft, das Sicherheitsbestände im Fertigwarenlager ebenfalls mittels KI optimiert, kann der Stress in der kapazitiv begrenzten Produktion nochmals gemildert werden. Denn in der jeweiligen Periode muss weniger produziert werden, obwohl die Lieferbereitschaft steigt.

Die PP/DS-Feinplanung hat sich mit steigenden Anforderungen weiterentwickelt. Grafik: Abels & Kemmner

Das KI-basierte PP/DS-Tool aus dem Werkzeugkasten der Diskover SCO-Suite wird übrigens im Miet-Lizenzmodell angeboten. Damit wirkt es auch hohen Software-Investments entgegen, die sonst über viele Jahre abgeschrieben werden müssen und somit Liquiditätseinbußen verursachen. Die Einführung amortisiert sich dabei schnell. Sie kann ohne weiteres aus den Zusatzerträgen, die dank der besseren Planungsergebnisse und geringeren Planungskosten erwirtschaftet werden, finanziert werden.

Über Diskover

Die Advanced Planning and Scheduling (APS)-Software Diskover hilft Anwendern bei der Optimierung der gesamten Supply Chain – von der Beschaffung inklusive optionaler Lieferantenintegration über die innerbetriebliche Logistik und Produktion bis hin zur termingerechten Distribution zum Kunden. Das APS-Tool zeichnet sich durch weitreichende, im Hintergrund automatisch ablaufende Simulationsmechanismen aus, die die Planungs- und Dispositionsentscheidungen kontinuierlich optimieren. Auf diese Weise profitieren auch technisch und fachlich weniger versierte Anwender von der Prognosegenauigkeit und Dispositionspräzision. Im Unternehmen macht sich das mit nachhaltig reduzierten Beständen bei Sicherstellung der erforderlichen Lieferbereitschaft bemerkbar.

Da nicht nur Unternehmen, sondern auch deren Supply Chains im globalen Wettbewerb stehen, entwickelt SCT Softwaretools und Werkzeuge wie die beschriebene APS-Software. Über 20 Jahre Erfahrung, ein kompetentes Entwicklerteam sowie enge Kooperationen mit einem Netzwerk von Supply-Chain Experten der Fachrichtungen (Wirtschafts-)-Ingenieurwesen, Betriebswirtschaft und Informatik aus Praxis und Hochschule im Verbund der FIR-Solution-Group stellen die Qualität der Lösungen sicher.

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Bernd Reineke (Foto: SCT), Dr.-Ing., ist Geschäftsführer der SCT GmbH in Herzogenrath.

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