Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter April 11, 2022

Simulationsgestütztes Vorgehensmodell zur Realisierung einer Matrixfertigung

Planung, Bewertung und Digitaler Zwilling in der Elektronikindustrie bei der Siemens AG Karlsruhe

A Simulation-based Process Model for the Realization of a Matrix Manufacturing System
Planning, Evaluation and Digital Twin in the Electronics Industry at Siemens AG Karlsruhe
Manfred Kirchberger, Madeleine Heeger, Alper Altay, Christoph Liebrecht, Leonard Overbeck, Magnus Kandler, Gisela Lanza, Christian Voigt and Jörg Franke

Abstract

Die Siemens AG in Karlsruhe stellt sich den aktuellen Herausforderungen einer steigenden Produktkomplexität bei höherer Variantenvielfalt mit reduzierter Losgröße und kürzeren Produktlebenszyklen. Für die Umstrukturierung ihres Fertigungssystems zu einer „Matrixproduktion im Fluss“ wurde ein Vorgehensmodell zur Neuplanung und Umstrukturierung entworfen, welches als Leitfaden hierfür dienen soll. Unterstützt durch den Digitalen Zwilling und Simulationsstudien zeigt sich eine optimierte Modulkonfiguration für eine hochflexible Fertigung mit fahrerlosen Transportfahrzeugen. Herausforderungen wie die komplexe Fertigungssteuerung können im Lebenszyklus durch den ganzheitlichen Digitalen Zwilling unterstützt werden.

Abstract

Siemens AG in Karlsruhe is facing the current challenges of increasing product complexity with a higher number of variants, reduced batch sizes and shorter product life cycles. In order to restructure their manufacturing system towards a „matrix production in flow“, a process model for replanning and restructuring was designed to serve as a guideline. Supported by the digital twin and simulation studies, an optimized module configuration towards a highly flexible manufacturing with driverless transport vehicles is shown. Challenges such as complex production control can be supported by the digital twin.


Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review).



Tel.: +49 (0) 172 424 8043

Literatur

1 Lanza, G.; Nyhuis, P.; Fisel, J.; Jacob, A.; Nielsen, L.; Schmidt, M.; Stricker, N.: Wandlungsfähige, menschzentrierte Strukturen in Fabriken und Netzwerken der Industrie 4.0 (acatech STUDIE). Herbert Utz Verlag, München 2018Search in Google Scholar

2 N. N.: Fabrik des Jahres, Gewinner 2021. Online unter www.fabrik-des-jahres.de/ [Zugriff am 21.12.2021]Search in Google Scholar

3 Gartner Inc.: 5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2018. Online unter www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-emerge-ingartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2018[Zugriff am 22.12.2021]Search in Google Scholar

4 Geissbauer, R.; Schrauf, S.; Berttram, P.; Cheraghi, F.: Digital Factories 2020: Shaping the future of manufacturing. PwC, München 2017Search in Google Scholar

5 Dyckhoff, H.; Spengler, T. S.: Produktionswirtschaft: Eine Einführung für Wirtschaftsingenieure. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2010, S. 25–2810.1007/978-3-642-13684-9Search in Google Scholar

6 Kellner, F.; Lienland, B.; Lukesch, B.: Produktionswirtschaft: Planung, Steuerung und Industrie 4.0. Springer-Gabler-Verlag, Berlin, Heidelberg 2018, S. 72–78 DOI: 10.1007/978-3-662-54341-210.1007/978-3-662-54341-2Search in Google Scholar

7 Schuh, G.; Schmidt, C.: Prozesse. In: Schuh, G.; Schmidt, C. (Hrsg.): Produktionsplanung und -steuerung. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2006, S. 108–194 DOI: 10.1007/3-540-33855-1_510.1007/3-540-33855-1_5Search in Google Scholar

8 Greschke, P.; Schönemann, M.; Thiede, S.; Herrmann, C.: Matrix Structures for High Volumes and Flexibility in Production Systems. In: Proceedings of the 47th CIRP Conference on Manufacturing Systems. Windsor 2014, S. 160–165 DOI: 10.1016/j.procir.2014.02.04010.1016/j.procir.2014.02.040Search in Google Scholar

9 Göppert, M. R.; Hüttemann, G.; Jung, S.; Grunert, D.; Schmitt, R. H.: Frei verkettete Montagesysteme: Ein Ausblick. ZWF 113 (2018) 3, S. 151–155 DOI: 10.3139/104.11188910.3139/104.111889Search in Google Scholar

10 REFA (Hrsg.): Methodenlehre der Betriebsorganisation: Planung und Gestaltung komplexer Produktionssysteme. Carl Hanser Verlag, München 1990Search in Google Scholar

11 Schönemann, M.; Herrmann, C.; Greschke, P.; Thiede, S.: Simulation of Matrix-structured Manufacturing Systems. Journal of Manufacturing Systems 37 (2015) 1, S. 104–112 DOI: 10.1016/j.jmsy.2015.09.00210.1016/j.jmsy.2015.09.002Search in Google Scholar

12 Greschke, P.: Matrix-Produktion: Konzept einer taktunabhängigen Fließfertigung. Dissertation, TU Braunschweig, 2016Search in Google Scholar

13 Gutenschwager, K.; Rabe, M.; Spieckermann, S.; Wenzel, S.: Simulation in Produktion und Logistik: Grundlagen und Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2017, S. 141–218 DOI: 10.1007/978-3-662-55745-7_510.1007/978-3-662-55745-7_5Search in Google Scholar

14 Grieves, M.: Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication (Whitepaper). Florida 2015, S. 1–7Search in Google Scholar

15 Cimino, C.; Negri, E.; Fumagalli, L.: Review of Digital Twin Applications in Manufacturing. Computers in Industry 113 (2019), 103130 DOI: 10.1016/j.compind.2019.10313010.1016/j.compind.2019.103130Search in Google Scholar

16 Büth, L.; Broderius, N.; Herrmann, C.; Thiede, S.: Introducing Agent-based Simulation of Manufacturing Systems to Industrial Discrete-event Simulation Tools. In: Proceedings of the IEEE 15th International Conference on Industrial Informatics (INDIN). Emden 2017, S. 141–1146 DOI: 10.1109/INDIN.2017.810493410.1109/INDIN.2017.8104934Search in Google Scholar

17 Bochmann, L. S.: Entwicklung und Bewertung eines flexiblen und dezentral gesteuerten Fertigungssystems für variantenreiche Produkte. Dissertation, ETH Zürich, 2018, S. 92–159Search in Google Scholar

18 Verein Deutscher Ingenieure e. V. (Hrsg.): VDI-Richtlinie: VDI 5200 – Fabrikplanung; Planungsvorgehen (Blatt 1). Beuth Verlag, Berlin 2011Search in Google Scholar

19 Overbeck, L.; Le Louarn, A.; Brützel, O.; Stricker, N.; Lanza, G.: Continuous Validation and Updating for High Accuracy of Digital Twins of Production Systems. Simulation in Produktion und Logistik (2021), S. 609–617Search in Google Scholar

20 Selmaier, A.; Donhauser, T.; Lechler, T.; Zeitler, J.; Franke, J.: Simulationsgestützte Produktionsplanung flexibler Fertigungssysteme: Konzeptionierung einer Materialflusssimulation mittels Echtzeitdaten für die flexible Serienfertigung. wt Werkstatttechnik online 109 (2019) 4, S. 240–247 DOI: 10.37544/1436-4980-2019-04-4010.37544/1436-4980-2019-04-40Search in Google Scholar

Published Online: 2022-04-11

© 2022 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Scroll Up Arrow