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Simulation und Optimierung – innovative Methoden zur Steigerung der Planungseffizienz

Ein Interview mit Herrn Dr.-Ing. Lothar März

Herr Dr. März hat langjährige Erfahrungen in der Supply Chain Beratung und ist Experte im Bereich der Methoden „Simulation und Optimierung von Planungsprozessen“. Als Chief Operations Officer (COO) der STREMLER AG spricht er über innovative, simulationsbasierte Planungstools und zeigt auf, wie ihr Einsatz im Unternehmen die Planungseffizienz und Prognosegenauigkeit steigert.

1.
Herr Dr. März, was macht das Gebiet „Simulation und Optimierung“ für Sie so spannend, dass Sie sich während Ihrer Berufslaufbahn darauf spezialisiert haben?

Ich bin stark geprägt worden durch meine Studienrichtungen Maschinenbau sowie Mathematik und Informatik. Im Maschinenbau haben mich schon immer die Produktions- und Logistikprozesse interessiert und dabei ganz besonders deren Planung und Steuerung. In der Mathematik und Informatik begeistern mich Algorithmen sowie Softwarearchitekturen und -methoden, mit denen komplexe Optimierungsaufgaben gelöst werden können.

„Simulation und Optimierung“ ist die Kombination dieser beiden Bereiche, die in der Praxis viele Möglichkeiten zur effizienten Gestaltung von Planungsprozessen, wie beispielsweise bei der Auftragsabwicklung, eröffnet. Ich bin überzeugt, dass dies ein wichtiger Hebel für den Wettbewerbsvorsprung der Unternehmen ist. Darin liegt die Zukunft und diese möchte ich mitgestalten.

2.
Wie funktionieren die Methoden „Simulation“ und „Optimierung“? Können Sie uns diese kurz beschreiben?

In der Produktion und Logistik werden Fertigungsanlagen, Montageanlagen, Roboter oder Läger mit Hilfe von Computermodellen simuliert. Dabei setzt man fast ausschließlich Modelle ein, die ereignisorientiert sind. Das heißt, die Simulation zeigt, wie sich die Wirkzusammenhänge zwischen Personal, Aufträgen, Ressourcen und Prozessen über diskrete Zeitpunkte auswirken bzw. wie sich das System bei Eintritt von Ereignissen verhält.

Typische Ereignisse in Produktions- und Logistiksystemen sind z.B. die Ankunft eines Auftrags an einer Maschine bzw. einem Arbeitsplatz oder das Ende eines Prozessschrittes. Das Besondere der Methode Simulation ist vor allem die Möglichkeit, aktuelle Daten proaktiv zu nutzen, um Zukunftsszenarien durchzuspielen und dadurch schneller und flexibler auf Veränderungen reagieren zu können. Die Simulation liefert uns die Antworten auf die Frage „Was wäre wenn?“.

Bei mathematischen Optimierungsverfahren geht es darum, wie man unter vorgegebenen Nebenbedingungen und mit geringstem Aufwand einen definierten Zielzustand erreichen kann.

Für Planungsaufgaben ist es daher naheliegend, die Vorteile von Simulation und Optimierung zu kombinieren. Dabei fällt der Simulation die Rolle der Bewertung zu, während die Optimierung die Aufgabe übernimmt, die beste Parameterauswahl für eine optimale Zielerreichung zu finden. Dies haben wir in unserem interaktiven Planungsassistenten LOM.Cubes umgesetzt.

3.
Sie haben eben das Tool LOM.Cubes erwähnt. Worum handelt es sich dabei ganz konkret?

Unsere Kunden sind täglich mit der Fragestellung konfrontiert, wie sie die Anforderungen des Marktes am besten mit ihren Produktionsressourcen abbilden können. So überlegt ein Produktionsvorstand beispielsweise, wie er ein neues Produkt in die bestehende Infrastruktur integrieren kann. Der Vertrieb will wissen, ob Kundenanfragen terminlich machbar sind. Oder ein Produktionsplaner steht vor der Frage, welche Auswirkungen veränderte Ausstattungsverteilungen des kommenden Produktionsprogramms auf die Auslastung der bestehenden Belegschaft haben werden.

Die Planungssysteme sind aber oftmals nicht in der Lage, solcherart Szenarien abzubilden und Ergebnisse transparent aufzuzeigen. Daher legen wir den Fokus auf den Nutzen, den Anwendungen von IT-Systemen schaffen. Denn unsere Kunden interessieren sich weniger für Technologiediskussionen, sondern vielmehr für Anwendungen, die ihnen dabei helfen, diese Probleme zu lösen. Um diese Lücke zu schließen, wurde LOM.Cubes entwickelt.

Das integrierte Online-Tool wird von uns kundenspezifisch konfiguriert, berücksichtigt alle relevanten Einflussgrößen und bildet das dynamische Ablaufverhalten durch ereignis-diskrete Simulation ab. Da unser interaktiver Planungsassistent auf Basis einer Client-Server-Architektur konzipiert ist, können Planer aus verschiedenen Fachabteilungen die bestehende Struktur von Produktionen und Logistiksystemen sowie alternative Konfigurationen analysieren, bewerten und gestalten.

Das Ziel der Simulation kann beispielsweise sein, die Prozesszeitanforderungen einer anliegenden Sequenz sowie die Auslastungen der Mitarbeiter an einer Montagelinie mit hoher Genauigkeit vorherzusagen und dies innerhalb wenigen Sekunden, wie wir es unter anderem in einem Projekt bei einem renommierten LKW-Produzenten realisiert haben. Damit kann im Vorfeld von Montagetätigkeiten der Bedarf an Kapazitäten erkannt und Maßnahmen zur bedarfsgerechten Bereitstellung von Mitarbeitern getroffen werden. Mit der Einbindung von Optimierungsalgorithmen gewinnt man eine zeitnahe und automatisierte Entscheidungsgrundlage für Verbesserungen.

Mit LOM.Cubes steht dem Unternehmen eine dynamische online-Leistungssteuerung zur Verfügung, die durch die operativen Produktionsmitarbeiter bedient werden kann. Es erhöht sich die Transparenz in der Analyse und Bewertung der Planungs- und Auslastungsdaten. Dies bedeutet natürlich einen enormen Vorteil, um die heute notwendige Flexibilität und Reaktionsfähigkeit in der Produktion möglichst kostengünstig und schnell herbeizuführen.

4.
Welchen Nutzen erzielt ein Unternehmen durch den Einsatz von LOM.Cubes?

Das ist eine Frage, die mir natürlich oft gestellt wird: „Welche konkrete Verbesserung der Produktivität bringt mir der Einsatz von LOM.Cubes? Was kann ich durch Simulation gewinnen?“ Die Antwort darauf ist zugegebenermaßen nicht leicht, da wir das abzubildende Produktionssystem eines Unternehmens und seine Komplexität erst nach Ablauf der Simulation bewerten können.

Dennoch wissen wir aus der Erfahrung, dass durch den Einsatz von Simulation und Optimierung in der Regel 20 bis 30 Prozent an Produktivitätssteigerung möglich sind. Ein weiterer großer Hebel ist die signifikante Steigerung der Termintreue, da mit LOM.Cubes die Lieferfähigkeit im Vorfeld deutlich besser abgeschätzt werden kann.

Dabei legen wir großen Wert darauf, mit unseren Kunden keine vorgefertigten Insellösungen, sondern optimal auf die Bedürfnisse der gesamten Wertschöpfungskette abgestimmte, ganzheitliche Planungslösungen zu installieren. Dies garantieren unser Wissen und unsere Erfahrung aus 20 Jahren Umsetzungsberatung im Supply Chain Management.

Unsere fundierte Kenntnis der Gesamtzusammenhänge in einem Unternehmen fließt in die IT-Anwendungen ein und ist Voraussetzung für optimale Ergebnisse und die erfolgreiche Umsetzung.  

5.
Welche Unternehmen bzw. Unternehmensbereiche eignen sich besonders für den Einsatz von Simulation und Optimierung?

Das größte Optimierungspotenzial findet man generell dort, wo Varianten von Produkten oder Prozessen entstehen bzw. geplant werden und die Wirkzusammenhänge sehr komplex sind. Dies gilt unter anderem für Produktionen der variantenreichen Serienfertigung, wie zum Beispiel in der Automobil- und Automobilzulieferindustrie, der Halbleiterfertigung, dem Anlagen- und Maschinenbau und der Prozessindustrie. Im Anlagenbau ist eine Verwendung dann sinnvoll, wenn Module gefertigt werden, die quasi mit einer Serienproduktion vergleichbar sind.

Da wir stets an der Weiterentwicklung des Planungsassistenten arbeiten, werden sich in Zukunft sicher noch weitere Einsatzmöglichkeiten erschließen.

6.
Welche Herausforderungen sehen Sie für die zukünftige Ressourcensteuerung in Produktionslinien?

In den westlichen Industrieländern sind Alleinstellungsmerkmale in Produkt- bzw. Produktionstechnologien oft die Voraussetzung für den wirtschaftlichen Erfolg. Zum Erhalt dieser Wettbewerbsvorteile wird es auch in Zukunft notwendig sein, die Supply Chain über alle Stufen der Wertschöpfung zu beherrschen. Die dynamische Angleichung von Bedarfen und Ressourcenbereitstellung in Form einer proaktiven Leistungssteuerung wird dabei eine immer wichtigere Rolle spielen und zunehmend über den Erfolg entscheiden. Davon bin ich überzeugt.