WO2010108727A1 - Grobplanungssystem für fabriken - Google Patents

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WO2010108727A1
WO2010108727A1 PCT/EP2010/051607 EP2010051607W WO2010108727A1 WO 2010108727 A1 WO2010108727 A1 WO 2010108727A1 EP 2010051607 W EP2010051607 W EP 2010051607W WO 2010108727 A1 WO2010108727 A1 WO 2010108727A1
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planning
measurement data
algorithm
factory
factories
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PCT/EP2010/051607
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English (en)
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Inventor
Martin Prescher
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0633—Workflow analysis

Definitions

  • the present invention relates to a method of designing a factory.
  • the fundamental problem is an estimation of factory parameters during a rough planning phase of a factory with little automated manufacturing.
  • these factory parameters are usually dominated by the machinery used, namely manufacturing and transport or logistics machines, required buildings, foundations and shelves.
  • the rough planning phase of a factory typically involves the determination of a possible manufacturing spectrum, i. which parts or components are manufactured or can be manufactured, the creation of layouts and the definition of the machinery required for the underlying production program.
  • Layouts are, for example, block layouts and include rough hall plans and rough production processes. If the production spectrum of the factory is relatively large, i.
  • many products some of which are very different, but which in some aspects are similar, should be producible in the factory.
  • the factory is said to have a high degree of flexibility and a low level of automated manufacturing. That A maximum of 50% of the production processes should be automated.
  • the machine park used, the required buildings, foundations and shelves are to be determined.
  • a synergy potential between individual products should be recognizable and a cross-factory capacity planning made possible. It should be possible to have global, secure and consistent access to planning measurement data, avoiding data duplication, data loss or inconsistencies.
  • a machine park includes, for example, manufacturing and transport or logistics machines.
  • Production program is the number of desired products per year.
  • Capacity planning is the planning of the utilization of a factory or a machine.
  • the object is achieved by a method according to the main claim, a computer program product according to the independent claim and a device according to the independent claim.
  • the basis is a measurement data memory and a measurement data processing device.
  • a method for designing a factory is claimed with the steps: Entering planning measurement data in a measurement data memory; Linking planning measurement data in a measurement data processing device by means of at least one algorithm for determining factory parameters.
  • planning measurement data can be technical details of the part or products to be manufactured and / or technical descriptions of production processes.
  • factory parameters may be technical information on foundations, buildings, machine park and / or machine shelves.
  • an identification of optimization potentials of individual parts or production processes to be manufactured and of the factory can be carried out by means of the algorithm.
  • identification of synergy potentials from individual to manufacturing parts or manufacturing operations and design of a plurality of factories between individual factories may be carried out by means of the algorithm.
  • creating a cross-plant capacity planning in design of a plurality of factories can be carried out by means of the algorithm.
  • generating production scenarios in dependence on the planning measurement data can be performed. This means that the procedure supports planning teams in generating production scenarios. Planning results are recalculated dynamically depending on critical production decisions and presented appropriately. Critical production decisions are, for example, which parts are bought, which part is produced, which machines are used together and the like. A representation can be made in reports or graphs.
  • recognition of expected inconsistencies can be carried out by the planning measurement data. That the method is characterized by high flexibility, i. expected inconsistencies in the planning measurement data are recognized and thus solved.
  • a data exchange can be carried out under a planning staff.
  • an intelligent planning personnel control can be performed.
  • a central administration of the planning measurement data and factory parameters can be carried out.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 1 shows an upper block of input information, a lower block of output information, and a middle block of processing of the database.
  • the input block has the reference I, the database block the reference II and the output block the reference III.
  • Reference numeral 1 denotes technical information to be manufactured parts or products. This block 1 includes
  • Block 3 marks the production program.
  • Block 5 identifies technical descriptions of existing production processes.
  • Block 7 identifies technical descriptions of future idealized production processes.
  • Information on the technical descriptions of production processes can be information on machines, processes, times, logistics information and the like.
  • Block II identifies the processing of the underlying database.
  • Reference numeral 9 denotes a product and a production program.
  • Reference numeral 11 designates manufacturing processes. There is a data exchange with regard to machines 13, with regard to logistics 15 and with regard to buildings 17. Using algorithms, the database II is converted into output variables.
  • Output quantities are synergy potentials 19a and production scenarios 19b.
  • Other output quantities include technical information on foundations, buildings, machinery and / or machine floor space 21. This information also includes logistics information.
  • block 21 Another aspect of block 21 is capacity planning. Information in blocks 19 and 21 is converted into further output quantities by means of further algorithms. In this way it is possible to define an ideal production process or production process. This ideal production process is shown in block 23.
  • a capacity calculation is performed by calculating the number of machines in a given machine group V. This is done using the following equation:
  • V (g) - s - S - WD
  • the production program is the number P of desired products per year.
  • G is the number of machine groups and g is e ⁇ 1, ..., G ⁇ .
  • V machines in each group, i.
  • V V (g).
  • K is the number of different production processes and k e ⁇ l, ..., K ⁇ .
  • Q (k) be the set of components that is generated in a process k.
  • the machine time M (g, k) is given in hours.
  • S is the number of working shifts per day with a duration of s in hours.
  • WD is the number of working days in the year.
  • V (g) V (g, j), where j is an index for identifying a product.
  • j 1, the product is a gas turbine.
  • Part specifications are given in meters, in terms of length, width and height, and kilograms by weight.
  • Each manufacturing process has a part that is processed in the manufacturing process. For example, let a length (k) be the length of the part made in the process k. The same applies to width, weight and the like.
  • Each reference engine has a list of specifications including part size that can be edited.
  • the specifications for the machines or machine groups also include information such as the section where the machine is positioned. This is information about the location in the factory or details in which of the several production locations the machine is located. There may also be other specific specifications, e.g. "this machine should be positioned where there is access to a particular piping system or specific drains". These specifications are entered into the system in a consistent manner. In its entirety, SPEC (g, j) will call the set of specifications of a machine group for a product.
  • H is a function that determines whether two sets of specifications work together. How H weights certain parameters depends on the application: H provides a way to find optimal synergies depending on the particular application and project-specific constraints. The output is then positive and the degree of concordance can be measured by the resulting number. If no numerical value can be calculated, since the specifications are too "soft,” the result is +1 or -1.
  • Z is a function that determines whether a particular manufacturing operation can be performed by another machine group as well. For this purpose, by means of the function Z, the spe- cification of a production process or a part to be produced, compared with the specifications of a machine group. The result is a numeric value, since the included values of length, width, and so on, are metric values.
  • the function assignment g (j) to the production process changes the machine group to which a production process is assigned to another value.
  • the Memory Configuration feature stores the new product, process, and machine data in a separate database to ensure that all changes can be traced and compared. As the next step, the basic intergroup synergy algorithm is applied using the new database.
  • F of H may differ in how certain specifications are weighted. For example, F would put the emphasis on the department (an existing machine would definitely have to be in the same department). H puts greater emphasis on component sizing. For example, if divisions of existing machines and a particular group do not match, F will likely return to -1 to indicate that this machine can not be integrated into that particular group. The same is true if part dimensions do not match.
  • F will jump to a positive value and the size of this value will depend on more "gentle” criteria indicating whether the machine would fit into the group (such as water connections, power connections, etc.)
  • Principle that F provides a way to find an optimal distribution of existing machines in the machine groups depending on the project-specific application and boundary conditions.
  • the times of purchase and the machine suppliers that are part of the specifications of each machine can be used to create an order management order and automatically order machines and equipment to meet the required schedule (the schedule determines when the production of which product starts) is met. These steps can be performed separately for each product and for each component so that, for example, not all machines need to be ordered at once. Using the above algorithms, changes in the manufacturing process or product specifications or production program result in new production scenarios.
  • Scenario parameters can be defined for each production scenario. In this way different scenarios can be compared.
  • One possible scenario parameter for example, is productivity.
  • productivity In this way, a method according to the invention can be continued to the extent that additional business parameters are recorded or calculated.
  • a productivity can be determined by the following formula:
  • Machine cost C (g) as the cost of a reference machine for a machine group in Euro.
  • Retrofit Costs RC (i) are costs to modernize an existing machine i. Usually retrofit costs are RC ⁇ machine cost C (g).
  • a purchase time T (g) for the reference machine in a specific machine group g is given in months.
  • the total investment costs IC (g) for a machine group are calculated using the following formula:
  • a further evaluation can be made for building investments.
  • F (g) be the foundation cost per m ⁇ for a given machine group.
  • f is calculated by the following formula:
  • F is a base price for one square meter
  • t (g) is a multiplication factor for each machine group.
  • 1 stands for a light foundation
  • 2 for a medium-weight foundation
  • ... and 10 for a very heavy foundation.
  • the base area of the reference engine for each group is denoted by FP (g). Additional required areas for a specific production process are marked with A (k). Based on the capacity calculation, the total building cost can be calculated using the following formula:
  • An inventive method can also be carried out without an economic evaluation.
  • a business valuation is only optional and not mandatory.
  • a business valuation can therefore be made additionally.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an apparatus for carrying out a method according to the invention.
  • a user access control Via a user access control, data input by data entry specialists 25 and the exchange of information between the device and analysts 27 takes place.
  • the exchange takes place with a so-called workstation. Production scenarios are generated and worked out, as well as data displayed. Another feature is the input and modification of data.
  • the workstation is identified by the reference numeral 29.
  • a user access control is identified by reference numeral 28.
  • a data exchange Between the workstation 29 and a server 33 via an Internet connection 31 is a data exchange.
  • the entirety of the planning measurement data can be stored. Planning measurement data are details of existing and ideal production processes and the like.
  • the server 33 is operated by a system administrator 35.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwurf einer Fabrik. Es sollen insbesondere der verwendete Maschinenpark, benötigte Gebäude, Fundamente und Stellflächen bestimmt werden. Es soll ein Synergiepotential zwischen einzelnen Produkten erkennbar und eine fabrikübergreifende Kapazitätsplanung ermöglicht werden. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch die Schritte: Eingeben von Planungsmessdaten in einen Messdatenspeicher, Verknüpfen der Planungsmessdaten in einer Messdatenverarbeitungseinrichtung mit mindestens einem Algorithmus zum Festlegen von Fabrikparametern aus.

Description

Beschreibung
Grobplanungssystem für Fabriken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwurf einer Fabrik.
Grundlegendes Problem ist eine Abschätzung von Fabrikparametern während einer Grobplanungsphase einer Fabrik mit wenig automatisierter Fertigung. Prinzipiell werden diese Fabrikparameter in der Regel dominiert durch den verwendeten Maschinenpark, und zwar Fertigungs- sowie Transport- oder Logistikmaschinen, benötigte Gebäude, Fundamente und Stellflächen. Die Grobplanungsphase einer Fabrik beinhaltet typischerweise die Festlegung eines möglichen Fertigungsspektrums, d.h. welche Teile oder Komponenten werden gefertigt bzw. können gefertigt werden, die Erstellung von Layouts und die Festlegung des für das zugrunde liegende Produktionsprogramm benötigten Maschinenparks. Layouts sind beispielsweise Block-Layouts und umfassen grobe Hallenpläne und grobe Fertigungsabläufe. Ist das Produktionsspektrum der Fabrik verhältnismäßig groß, d.h. viele zum Teil sehr unterschiedliche Produkte müssen gefertigt werden, die sich aber in gewissen Punkten ähneln, und sind die Produktionsabläufe wenig automatisiert und verhält- nismäßig flexibel, so ist zur Unterstützung der Planungsphase ein Verfahren notwendig, was es auch großen Planungsteams erlaubt, fabrikübergreifende Synergiepotentiale verschiedener Fertigungsabläufe zu erkennen und in der Maschinen- sowie Gebäude- und Logistikplanung umzusetzen. Zusätzlich gilt es, Änderungen in den Planungsprämissen, und zwar Produktionsprogramm und -spektrum global zu verwalten und in eine Planung einzuarbeiten .
Es soll eine maximale Automatisierung eines Planungsprozesses für Fabriken mit wenig automatisierter Fertigung bereitgestellt werden. Es soll ein globaler sicherer und einheitlicher Zugriff auf die Planungsmessdaten möglich werden, und zwar ohne die Gefahr von Datendopplungen, Datenverlust oder Uneinheitlichkeit .
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Planung einer Fabrik und/oder einer Produktion bereit zu stellen. Es sollen insbesondere viele zum Teil sehr unterschiedliche Produkte, die sich aber in gewissen Punkten ähneln, in der Fabrik herstellbar sein. Die Fabrik soll insbesondere einen hohen Grad an Flexibilität und einen geringen Grad an automatisierter Fertigung aufweisen. D.h. maximal 50% der Fertigungsabläufe sollen automatisiert sein. Es sollen insbesondere der verwendete Maschinenpark, benötigte Gebäude, Fundamente und Stellflächen bestimmt werden. Es soll ein Synergiepotential zwischen einzelnen Produkten erkennbar und eine fabrikübergrei- fende Kapazitätsplanung ermöglicht werden. Es soll ein globaler, sicherer und einheitlicher Zugriff auf Planungsmessdaten möglich sein, wobei Datendopplungen, Datenverlust oder Uneinheitlichkeiten vermieden werden sollen.
Ein Maschinenpark umfasst beispielsweise Fertigungs- sowie Transport- beziehungsweise Logistik-Maschinen.
Produktionsprogramm ist die Anzahl der erwünschten Produkte pro Jahr.
Kapazitätsplanung ist die Planung der Auslastung einer Fabrik oder einer Maschine.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch, ein Computerprogrammprodukt gemäß dem Nebenanspruch und eine Vorrichtung gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
Grundlage ist ein Messdatenspeicher und eine Messdatenverar- beitungseinrichtung.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Entwurf einer Fabrik beansprucht mit den Schritten: Eingeben von Planungsmessdaten in einen Messdatenspeicher; Verknüpfen von Planungsmessdaten in einer Messdatenverarbei- tungseinrichtung mittels mindestens eines Algorithmus zum Festlegen von Fabrikparametern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können Planungsmess- daten technische Angaben zu fertigender Teil oder Produkte und/oder technische Beschreibungen von Fertigungsabläufen sein .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die technischen Beschreibungen von existierenden und zukünftigen Fertigungsabläufen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können Fabrikparameter technische Angaben zu Fundamenten, Gebäuden, Ma- schinenpark und/oder Maschinenstellflächen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Identifizieren von Optimierungspotentialen einzelner zu fertigender Teile oder Fertigungsabläufe und der Fabrik mittels des Algorithmus ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Identifizieren von Synergiepotentialen von einzelnen zu fertigenden Teilen oder Fertigungsabläufen und bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken zwischen einzelnen Fabriken mittels des Algorithmus ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Erstellen einer fabrikübergreifenden Kapazitätsplanung bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken mittels des Algorithmus ausgeführt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Erzeugen von Produktionsszenarien in Abhängigkeit von den Planungsmessdaten ausgeführt werden. D.h. das Verfahren unterstützt Planungsteams bei einer Erzeugung von Produktionssze- narien. Planungsergebnisse werden dynamisch in Abhängigkeit von kritischen Produktionsentscheidungen erneut berechnet und in geeigneter Weise dargestellt. Kritische Produktionsentscheidungen sind beispielsweise, welche Teile gekauft werden, wo welches Teil produziert wird, welche Maschinen werden ge- meinsam verwendet und dergleichen. Eine Darstellung kann in Berichten oder Graphen erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Erkennen von zu erwartenden Inkonsistenzen von den Planungs- messdaten ausgeführt werden. D.h. das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität aus, d.h. zu erwartende Inkonsistenzen in den Planungsmessdaten werden erkannt und so gelöst .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Datenaustauschen unter einem Planungspersonal ausgeführt werden .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine intelligente Planungspersonalkontrolle ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein zentrales Verwalten der Planungsmessdaten und Fabrikparameter ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung kann anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen :
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Verfahrens ;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 1 zeigt einen oberen Block von Eingabeinformationen, einen unteren Block von Ausgabeinformationen so- wie einen mittleren Block einer Verarbeitung der Datenbasis. Der Eingabeblock weist das Bezugszeichen I auf, der Datenbasisblock das Bezugszeichen II und der Ausgabeblock das Bezugszeichen III. In dem Eingabeblock I sind Planungsmessdaten dargestellt. Bezugszeichen 1 kennzeichnet technische Angaben zu fertigender Teile oder Produkte. Dieser Block 1 umfasst
Komponenten, Mengen, Dimensionierungen und Gewichte. Weitere Angaben sind zusätzlich möglich. Block 3 kennzeichnet das Produktionsprogramm. Block 5 kennzeichnet technische Beschreibungen bereits existierender Fertigungsabläufe. Block 7 kennzeichnet technische Beschreibungen von zukünftigen idealisierten Fertigungsabläufen. Angaben zu den technischen Beschreibungen zu Fertigungsabläufen können Angaben zu Maschinen, Verfahren, Zeiten, Logistikinformationen und dergleichen sein. Block II kennzeichnet die Verarbeitung der zugrundelie- genden Datenbasis. Bezugszeichen 9 kennzeichnet ein Produkt und ein Produktionsprogramm. Bezugszeichen 11 kennzeichnet Fertigungsabläufe. Es erfolgt ein Datenaustausch hinsichtlich Maschinen 13, hinsichtlich der Logistik 15 und hinsichtlich Gebäuden 17. Mittels Algorithmen wird die Datenbasis II in Ausgabegrößen umgewandelt.
Ausgabegrößen sind Synergiepotentiale 19a und Produktionsszenarien 19b. Weitere Ausgabegrößen sind technische Angaben zu Fundamenten, Gebäuden, Maschinenpark und/oder Maschinenstell- flächen 21. Diese Angaben umfassen ebenso Logistikangaben.
Ein weiterer Aspekt von Block 21 ist eine Kapazitätsplanung. Informationen in den Blöcken 19 und 21 werden mittels weiterer Algorithmen in weitere Ausgabegrößen umgewandelt. Auf diese Weise ist es möglich, einen idealen Produktionsprozess bzw. Fertigungsablauf zu definieren. Dieser ideale Fertigungsablauf ist mit Block 23 dargestellt.
Des Weiteren werden Beispiele für Algorithmen beschrieben. Eine Kapazitätsberechnung wird ausgeführt, indem die Anzahl von Maschinen in einer bestimmten Maschinengruppe V berechnet wird. Dies wird ausgeführt unter Verwendung der folgenden Gleichung:
Figure imgf000008_0001
P-∑MfakyQik)
( 1 ) V(g) = — s - S - WD
Dabei ist das Produktionsprogramm die Anzahl P der gewünsch- ten Produkte pro Jahr. G ist die Anzahl der Maschinengruppen und g ist e {1, ..., G} . Es seien V Maschinen in jeder Gruppe, d.h. V = V (g) . Es gibt eine Gesamtheit verschiedener Fertigungsabläufe, wobei K die Anzahl der verschiedenen Fertigungsabläufe bezeichnet und k e{l, ..., K} ist. Es sei Q(k) die Menge von Komponenten, die in einem Prozess k erzeugt wird. Des Weiteren ist die Maschinenzeit M(g, k) in Stunden angegeben. S ist die Anzahl der Arbeitsschichten pro Tag mit einer Dauer von s in Stunden. WD ist die Anzahl der Arbeitstage im Jahr.
Für sogenannte Fertigungs- oder Kaufentscheidungen wird folgende Vorgehensweise angewendet. Im Falle einer Entscheidung, eine Komponente wird anstelle einer Eigenherstellung gekauft, so werden die Maschinenzeiten M(g, k) für alle für die Ferti- gung dieser Komponente notwendigen Verfahrensschritte auf null gesetzt.
Beispiel für Algorithmen zur Ermittlung von Synergiepotentialen .
Es wird angenommen, dass eine Kapazitätsberechnung nicht für die gesamte Fabrik, sondern für jedes Produkt getrennt, ausgeführt wird. D.h. V(g) = V(g, j), wobei j ein Index zur Identifizierung eines Produktes ist. Beispielsweise für j = 1 ist das Produkt eine Gasturbine. Es wird eine Anzahl J von
Produkten angenommen. Fertigungsabläufe werden nun einem Pro- dukt zugeordnet, d.h. k = k(J). Eine produktspezifische Kapazitätsberechnung ergibt sich mit folgender Formel:
K(J)
P(J)- ∑M(g,k(j))-Q(k(j))
(2) V(E f)= —
Teilespezifizierungen werden in Metern, hinsichtlich Länge, Breite und Höhe, und Kilogramm hinsichtlich des Gewichts, angegeben. Jeder Fertigungsablauf weist ein Teil auf, das in dem Fertigungsablauf bearbeitet wird. Beispielsweise sei eine Länge (k) die Länge des Teils, das in dem Prozess k gefertigt wird. Das Gleiche gilt für Breite, Gewicht und dergleichen. Jede Referenzmaschine weist eine Liste von Spezifikationen einschließlich Teilegröße auf, die bearbeitet werden können. Die Spezifikationen für die Maschinen oder Maschinengruppen weisen ebenso Informationen auf, wie z.B. den Abschnitt, in dem die Maschine positioniert wird. Dies sind Angaben zum Ort in der Fabrik oder Angaben, in welchen der mehreren Herstellungsorten sich die Maschine befindet. Es können ebenso andere spezielle Spezifikationen gegeben sein, wie z.B. "diese Maschine sollte dort positioniert werden, wo ein Zugriff auf ein bestimmtes Rohrleitungssystem oder spezielle Abflüsse gegeben ist". Diese Spezifikationen werden in das System in einer einheitlichen Weise eingegeben. In seiner Gesamtheit nennen wird SPEC(g,j) den Satz von Spezifikationen von einer Ma- schinengruppe für ein Produkt.
Es bieten sich folgende zwei Grundalgorithmen an:
Basis-Zwischen-Gruppen-Synergie-Algorithmus :
(3) x:=0,2 M:={}; für j=l to J für g=l to G falls [V(g, j) ]-V(g, j ) >x
M:=M u g (j ) Ende für Ende für für alle Paare (g(i),g(j)) in M falls H(SPEC(g,i), SPEC(g,j)) >0 g(i)=g(j) u g(j) J=J-I
H ist eine Funktion, die bestimmt, ob zwei Sätze von Spezifi- kationen zusammenwirken. Wie H bestimmte Parameter gewichtet hängt von der Anwendung ab: H stellt einen Weg bereit, optimale Synergien abhängig von der bestimmten Anwendung und projektspezifischen Randbedingungen zu finden. Die Ausgabe ist dann positiv und der Grad einer Konkordanz kann durch die sich ergebende Zahl gemessen werden. Falls kein numerischer Wert berechnet werden kann, und zwar da die Spezifikationen zu "weich" sind, so ist das Ergebnis +1 oder -1.
Mit einem nächsten Schritt werden Zwischen-Fertigungsabläufe- Synergien ermittelt:
(4) für k=l to K(I) + ...+K(J) für j=l to J falls Z (g(j) , k) >0 zuordnen g(j) zum Prozess speichern Konfiguration laufen lassen des Basis-Zwischen-Gruppen Synergie-Algorithmus erneutes Berechnen von Maschine und Ge- bäude speichern des Ergebnis Ende für Ende für
Auswählen der Konfiguration mit minimalen Aufwand.
Z ist eine Funktion, die bestimmt, ob ein bestimmter Fertigungsablauf ebenso von einer anderen Maschinengruppe ausgeführt werden kann. Dazu wird mittels der Funktion Z die Spe- zifikation eines Fertigungsablaufs oder eines herzustellenden Teiles, mit den Spezifikationen einer Maschinengruppe verglichen. Das Ergebnis ist ein numerischer Wert, da die einbezogenen Werte Länge, Breite usw. d.h. metrische Werte sind. Die Funktionszuordnung g(j) zum Fertigungsablauf verändert die Maschinengruppe, der ein Fertigungsablauf zugeordnet ist, zu einem anderen Wert.
Die Funktion "Speicherkonfiguration" speichert die neuen Pro- dukt-, Prozess- und Maschinendaten in einer getrennten Datenbasis, damit sichergestellt ist, dass alle Veränderungen zurückverfolgt und verglichen werden können. Als nächster Schritt wird der Basis-Zwischen-Gruppen-Synergie-Algorithmus unter Verwendung der neuen Datenbasis angewendet.
Vorhandene Maschinen
Wie es bereits vorstehend ausgeführt wurde, ist es möglich, dass bestimmte Maschinen bereits vorhanden sind. Angenommen es liegt eine Liste von vorhandenen Maschinen (k=l to K) vor mit Spezifikationen für neue Maschinen einschließlich Aufwand (hier der Aufwand die Maschine zu transportieren) . Es ist sehr wichtig die neue Fabrik derart zu planen, dass so wenig Maschinen wie möglich zu transportieren sind, da dies den Aufwand verringert. Der folgende Algorithmus findet eine optimale Konfiguration der neuen Fabrik hinsichtlich Aufwand:
Für alle vorhandenen Maschinen k
Für j=l bis J Für g=l bis G
Falls F(SPEZ(k), SPEZ (g,j)) > 0
E(k,g) = F(SPEZ(k), SPEZ (g, J)) Ende für Ende für gMAX = max (E (k, *) ) ersetze eine Maschine in Gruppe gMAX durch Maschine k Ende für Erneutes Berechnen von Maschinen- und Gebäudeaufwand Die Funktion F ist grundsätzlich die gleiche wie die vorstehende Funktion H. Jedoch kann bei bestimmten Anwendungen F von H in der Weise, wie bestimmte Spezifikationen gewichtet sind, abweichen. Beispielsweise F würde die Betonung auf die Abteilung legen (eine vorhandene Maschine würde definitiv in derselben Abteilung sein müssen) . H legt eine größere Betonung auf Dimensionierungen von Bestandteilen. Falls beispielsweise Abteilungen von vorhandenen Maschinen und eine bestimmte Gruppe nicht zusammenpassen, wird F wahrscheinlich auf -1 zurückspringen, zur Anzeige, dass diese Maschine nicht in diese bestimmte Gruppe integriert werden kann. Das Gleiche ergibt sich, falls Teiledimensionierungen nicht übereinstimmen. Falls jedoch Abteilungen und Dimensionierungen zusammen passen, springt F auf einen positiven Wert und die Größe dieses Werts hängt von „sanfteren" Kriterien ab, die anzeigen, ob die Maschine in die Gruppe passen würde (wie Wasseranschlüsse, Stromversorgungsanschlüsse usw.). Jedoch gilt der Grundsatz, dass F einen Weg bereitstellt, eine optimale Ver- teilung von vorhandenen Maschinen in die Maschinengruppen abhängig von der projektspezifischen Anwendung und Randbedingungen zu finden.
Einkaufszeiten und Bestellmanagement
Wenn eine Liste von zu kaufenden oder zu transportierenden Maschinen erzeugt wurde, können die Einkaufszeiten und die Maschinenlieferanten, die Teil der Spezifikationen jeder Maschine sind, verwendet werden, um eine Bestellmanagementauf- Stellung zu erzeugen und automatisch Maschinen und Ausrüstung zu bestellen, damit dem geforderten Zeitplan (der Zeitplan legt fest, wann die Produktion welches Produkts beginnt) entsprochen wird. Diese Schritte können getrennt für jedes Produkt und für jedes Bestandteil ausgeführt werden, so dass beispielsweise nicht alle Maschinen auf einmal bestellt werden müssen. Unter Verwendung der vorstehenden Algorithmen führen Veränderungen in dem Fertigungsablauf oder von Produktspezifikationen oder von dem Produktionsprogramm zu neuen Produktionsszenarien .
Für jedes Produktionsszenario können Szenarioparameter definiert werden. Auf diese Weise können verschiedene Szenarien verglichen werden. Ein möglicher Szenarioparameter ist beispielsweise die Produktivität. Auf diese Weise kann ein er- findungsgemäßes Verfahren dahingehend weitergeführt werden, dass zusätzlich betriebswirtschaftliche Größen erfasst bzw. berechnet werden. Beispielsweise ist eine Produktivität durch folgende Formel ermittelbar:
( 5 ) Prod
Figure imgf000013_0001
Für eine optionale betriebswirtschaftliche Weiterführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden folgende Größen eingeführt :
Maschinenkosten C (g) als Kosten einer Referenzmaschine für eine Maschinengruppe in Euro. Nachrüstkosten RC (i) sind Kosten zur Modernisierung einer vorhandenen Maschine i. Gewöhnlich sind Nachrüstkosten RC < Maschinenkosten C (g) . Eine Ein- kaufszeit T (g) für die Referenzmaschine in einer bestimmten Maschinengruppe g ist in Monaten angegeben. Die gesamten Investitionskosten IC (g) für eine Maschinengruppe werden mit folgender Formel berechnet:
IC(g) = C(g)-V(g) = C(g)- ■∑M(g,k)-Q(k) s-S-WD k=l
Diese Formel gilt nur falls alle Maschinen innerhalb der Maschinengruppe nicht vorhanden sind und gekauft werden müssen, Es seien w(g) Maschinen in einer Gruppe, die schon vorhanden sind und mit 1 indiziert sind. Dann verändert sich die Formel in
w(g)
(7: IC(g) =(V)(g)-w(g))-C(g)+ ∑RC(i) i=l
Die gesamten Investitionskosten über alle Gruppen sind:
Figure imgf000014_0001
Logistikausrüstung wird auf dieselbe Weise bewertet. Die Formeln verändern sich nur leicht.
Eine weitere Bewertung kann für Gebäudeinvestitionen erfolgen .
Es sei F(g) die Fundamentkosten pro m^ für eine bestimmte Maschinengruppe. Herkömmlicherweise f wird mittels der folgen- den Formel berechnet:
(9) f(g) = F-t(g)
wobei F ein Grundpreis für einen Quadratmeter und t (g) ein Multiplikationsfaktor für jede Maschinengruppe ist. Beispielsweise steht 1 für ein leichtes Fundament, 2 für ein mittelleichtes Fundament, ... und 10 für ein sehr schweres Fundament .
Des Weiteren wird die Grundfläche der Referenzmaschine für jede Gruppe durch FP (g) bezeichnet. Zusätzliche benötigte Flächen für einen bestimmten Fertigungsablauf werden mit A(k) gekennzeichnet . Beruhend auf der Kapazitätsberechnung können die gesamten Gebäudekosten durch die folgende Formel berechnet werden:
(10) TBC=XV(g)•FP(g)•f(g)+£A(k)•f(k) g=l k=l
Auf diese Weise ist eine betriebswirtschaftliche Bewertung der Produktionsszenarien möglich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann auch ohne eine betriebs- wirtschaftliche Bewertung ausgeführt werden. Eine betriebswirtschaftliche Bewertung ist lediglich optional und nicht zwingend. Eine betriebswirtschaftliche Bewertung kann also zusätzlich vorgenommen werden.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Über eine Benutzerzugriffssteuerung erfolgt eine Dateneingabe von Dateneingabespezialisten 25 und der Informationsaustausch zwischen der Vorrichtung und Analysten 27. Der Austausch erfolgt mit einer sog. Workstation. Es werden Produktionsszenarien erzeugt und ausgearbeitet, sowie Daten angezeigt. Eine weitere Funktion ist die Eingabe und das Ändern von Daten. Die Workstation ist mit dem Bezugszeichen 29 gekennzeichnet. Eine Benutzerzugriffssteuerung ist mit Bezugszeichen 28 gekennzeich- net. Zwischen der Workstation 29 und einem Server 33 erfolgt über eine Internetverbindung 31 ein Datenaustausch. In dem Server 33 kann die Gesamtheit der Planungsmessdaten abgespeichert sein. Planungsmessdaten sind Angaben zu existierenden und idealen Fertigungsabläufen und dergleichen. Der Server 33 wird von einem Systemadministrator 35 bedient.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entwurf einer Fabrik mit den Schritten Eingeben von Planungsmessdaten in einen Messdatenspeicher; Verknüpfen der Planungsmessdaten in einer Messdatenverarbei- tungseinrichtung mittels mindestens eines Algorithmus zum Festlegen von Fabrikparametern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
Planungsmessdaten technische Angaben zu fertigender Teile oder Produkte und/oder technische Beschreibungen von Fertigungsabläufen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die technischen Beschreibungen von existierenden und zukünftigen Fertigungsabläufen sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
Fabrikparameter technische Angaben zu Fundamenten, Gebäuden, Maschinenpark und/oder Maschinenstellflächen sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch
Identifizieren von Optimierungspotentialen einzelner zu fertigender Teile oder Fertigungsabläufe und der Fabrik mittels des Algorithmus.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Identifizieren von Synergiepotentialen zwischen einzelnen zu fertigenden Teilen oder Fertigungsabläufen und bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken zwischen einzelnen Fabriken mittels des Algorithmus.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Erstellen einer fabrikübergreifenden Kapazitätsplanung bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken mittels des Algorithmus
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Erzeugen von Produktionsszenarien in Abhängigkeit von den Planungsmessdaten .
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Erkennen von zu erwartenden Inkonsistenzen in den Planungsmessdaten .
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Datenaustauschen unter einem Planungspersonal.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine intelligente Planungspersonal-Kontrolle.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zentrales Verwalten der Planungsmessdaten und Fabrikparameter .
13. Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
14. Vorrichtung zum Entwurf einer Fabrik mit den Schritten Eingeben von Planungsmessdaten mittels einer Benutzerzugriffssteuerung in einen Messdatenspeicher; Verknüpfen der Planungsmessdaten in einer Messdatenverarbei- tungseinrichtung, mittels eines Algorithmus P-∑M(g,k)-Q(k)
(1) V(g) = ^ s-S-WD
zur Kapazitätsberechnung, wobei die Anzahl von Maschinen in einer bestimmten Maschinengruppe V berechnet wird, wobei das Produktionsprogramm die Anzahl P der gewünschten Produkte pro Jahr ist, G die Anzahl der Maschinengruppen ist und g ist e {1, ..., G}, wobei V Maschinen in jeder Gruppe, d.h. V = V (g) sind, es eine Gesamtheit verschiedener Fertigungsabläufe gibt, wobei K die Anzahl der verschiedenen Fertigungsabläufe bezeichnet und k e{l, ..., K} ist, wobei Q(k) die Menge von Komponenten ist, die in einem Prozess k erzeugt wird, wobei des Weiteren die Maschinenzeit M(g, k) in Stunden angegeben ist, S die Anzahl der Arbeitsschichten pro Tag mit einer Dauer von s in Stunden ist, und WD die Anzahl der Arbeitstage im Jahr ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitätsberechnung für jedes Produkt getrennt mittels eines Algorithmus
K(J)
P(J)- £M(g,k(j))-Q(k(j))
V(g-J> W,S.WD
ausgeführt wird, wobei j ein Index zur Identifizierung eines Produktes ist, J die Anzahl von Produkten ist und Fertigungsabläufe einem Produkt zugeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Identifizieren von Optimierungspotentialen einzelner zu fertigender Teile oder Fertigungsabläufe und der Fabrik mittels des Algorithmus.
17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Identifizieren von Synergiepotentialen zwischen einzelnen zu fertigenden Teilen oder Fertigungsabläufen und bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken zwischen einzelnen Fabriken mittels des Algorithmus.
18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erstellen einer fabrikübergreifenden Kapazitätsplanung bei Entwurf einer Vielzahl von Fabriken mittels des Algorithmus.
19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen von Produktionsszenarien in Ab- hängigkeit von den Planungsmessdaten.
20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erkennen von zu erwartenden Inkonsisten- zen in den Planungsmessdaten.
21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Datenaustauschen unter einem Planungspersonal .
22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur intelligenten Planungspersonal- Kontrolle .
23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 22, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum zentralen Verwalten der Planungsmessdaten und Fabrikparameter.
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