Wie detailliert sollte ein Arbeitsplan sein? Diese Frage stellen sich die Forscher des IPH im Projekt „OptiPlan – Entwicklung eines Modells zur Bestimmung des optimalen Detaillierungsgrades von Arbeitsplänen“. Arbeitspläne sind für die Produktion elementar – sie geben vor, welche Aufgaben wann erledigt werden müssen, welche Personen daran beteiligt sind und welche Maschinen genutzt werden. Dabei sind sie unterschiedlich detailliert: Manche Arbeitspläne geben nur eine grobe Struktur vor, andere legen sogar fest, welches Werkzeug auf welche Art genutzt werden soll. Eine genaue Anleitung kann hilfreich sein, vor allem für unerfahrene Mitarbeiter. Starre Vorschriften können aber auch als einschränkend wahrgenommen werden und zu umfangreiche Anweisungen können die Mitarbeiter überfordern. Deswegen ist es wichtig, dass jedes Unternehmen für sich die goldene Mitte findet.

Sogar innerhalb eines Unternehmens kann es je nach Auftrag unterschiedliche Anforderungen an Arbeitspläne geben. Ein detaillierter Arbeitsplan kostet mehr Zeit bei der Erstellung, kann aber potenziell in der Ausführung Zeit einsparen. Wenn jeder Mitarbeiter genau die Informationen erhält, die er für seine Arbeit benötigt, können sowohl Fehler als auch zeitraubende Rücksprachen vermieden werden.

Doch welche Informationen müssen im Arbeitsplan enthalten sein – und welche nicht? Das können produzierende Unternehmen in Zukunft mit einem Software-Demonstrator herausfinden, den die IPH-Ingenieure entwickeln wollen. Im Forschungsprojekt „OptiPlan“ arbeiten sie mit Unternehmen aus verschiedenen Branchen zusammen. Zunächst wollen sie vorhandene Arbeitspläne genau analysieren und umfangreiche Interviews führen, um beispielsweise herauszufinden, wie aufwendig die Erstellung von unterschiedlich detaillierten Arbeitsplänen ist, von welchen Faktoren der optimale Detailierungsgrad abhängt und inwiefern ein detaillierter Arbeitsplan für eine effizientere Produktion sorgt. All diese Erkenntnisse sollen in den Software-Demonstrator einfließen. Mit dem Tool können produzierende Unternehmen künftig den optimalen Detaillierungsgrad ihrer Arbeitspläne bestimmen. Dafür geben sie Informationen ein – etwa zur Anzahl und Erfahrung ihrer Mitarbeiter, zur Art der genutzten Maschinen und zur Komplexität des Fertigungsauftrags. Anschließend erhalten sie Vorlagen, die angeben, welche Informationen in welcher Detailtiefe im Arbeitsplan hinterlegt werden sollten.

Ziel ist es, mithilfe von optimal angepassten Arbeitsplänen die Effizienz innerhalb der Produktion zu steigern. Unternehmen, die sich für eine Optimierung ihrer Arbeitspläne in der Produktion interessieren, können sich noch am Forschungsprojekt beteiligen. Interessierte Unternehmen melden sich bei Tom Strating unter der Telefonnummer (0511) 279 76-446 oder per E-Mail an strating@iph-hannover.de. Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.

Wer in diesen Tagen das IPH-Gebäude im Wissenschaftspark Marienwerder betritt, den erwartet eine gespenstische Stille. Wie viele andere Unternehmen ist das IPH fast verwaist, nur einzelne Mitarbeiter sind noch vor Ort. Dennoch arbeiten die Ingenieure genauso intensiv wie immer an ihren Forschungs- und Beratungsprojekten. Wissenschaftliche Veröffentlichungen, Projektberichte und Angebote schreiben sie im Home-Office, ihre Kunden und Forschungspartner treffen sie per Videokonferenz.

„Einige Kunden arbeiten schon länger komplett digital mit uns zusammen“, sagt IPH-Geschäftsführer Dr.-Ing. Malte Stonis. Die Erfahrung und die technische Ausstattung des IPH machen es nun möglich, alle Projekte von der realen in die virtuelle Welt zu verlegen. „Für uns ändert sich durch die aktuelle Situation nicht viel“, sagt Stonis. „Aber wir wissen, dass es etlichen Unternehmen anders geht. Deshalb wollen wir gerade jetzt produzierende Unternehmen dabei unterstützen, effizienter zu werden, sich zu digitalisieren und nach der Krise die Produktion schnell wieder auf Kurs zu bringen.“

Seit mehr als 30 Jahren berät das IPH Unternehmen zu produktionstechnischen Fragestellungen – insbesondere kleine und mittlere Unternehmen in Niedersachsen. Die Ingenieure unterstützen bei der effizienten Organisation von Produktionsbetrieben, bei der Automatisierung und bei der Fertigung. „Insbesondere in Krisen sollte jedes Unternehmen versuchen, effizienter zu werden“, sagt Dr.-Ing. Benjamin Küster, der am IPH die Abteilung Produktionsautomatisierung leitet. „Die Effizienz der Produktion lässt sich über viele verschiedene Wege steigern: Über ein optimiertes Fabriklayout, neue Fertigungsverfahren, ein passenderes ERP-System, Automatisierungslösungen und vieles mehr.“

Was Unternehmen in der aktuellen Situation konkret helfen kann, erörtern die IPH-Ingenieure gern in einem kostenlosen und unverbindlichen Vorgespräch. Dabei kann auch geklärt werden, ob für das geplante Projekt öffentliche Fördergelder beantragt werden können – damit für angeschlagene Unternehmen keine zusätzlichen Kosten entstehen.

Bei Interesse wenden sich Unternehmen an: Dr.-Ing. Malte Stonis, Koordinierender Geschäftsführer, 0511 – 279 76 119, info@iph-hannover.de

Unter www.iph-hannover.de/de/dienstleistungen/uebersicht finden sich weitere Informationen zu den konkreten Dienstleistungsangeboten des IPH.

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) bringen Bauteile vom Lager in die Montage und transportieren halbfertige Produkte von einer Arbeitsstation zur nächsten. Aus den Logistikzentren großer Versandhändler und den Fabriken der Automobilindustrie sind sie nicht mehr wegzudenken. Auch in manchen Krankenhäusern werden die kleinen Transport-Roboter eingesetzt, um Stationen zu versorgen und Müll zu entsorgen.

Kleine Unternehmen nutzen dagegen sehr selten Fahrerlose Transportsysteme. Kein Wunder, schließlich ist die Anschaffung äußerst aufwendig. Aktuell wird fast jedes FTS individuell für den jeweiligen Nutzer entwickelt. Das führt zu hohen Anschaffungskosten und langen Lieferzeiten. Zudem wird Fachpersonal benötigt, um das FTS aufzubauen, zu programmieren und in Betrieb zu nehmen – und das kann je nach Größe und Komplexität des Systems mehrere Wochen oder sogar Monate dauern.

Ein günstiges und flexibles FTS, das wesentlich schneller einsatzbereit ist, wollen das IPH und Flexlog in einem gemeinsamen Forschungsprojekt entwickeln. Die Fahrzeuge sollen sich nach dem Baukastenprinzip zusammensetzen lassen, aufwendige Konfigurationen durch Fachpersonal sollen nicht notwendig sein. Stattdessen genügt ein kurzer Anlernprozess – und innerhalb eines Tages läuft das System.

In den kommenden zwei Jahren entwickeln die Ingenieure am IPH hauptsächlich Hardwarekomponenten für das FTS. Sie konstruieren eine Übergabestation, an der die Fahrzeuge im Vorbeifahren selbstständig Kisten aufnehmen und ablegen können, und sie legen einen Ladungsträger aus, der möglichst vielseitig einsetzbar ist und Kisten unterschiedlicher Größe handhaben kann. Zudem entwickeln die IPH-Ingenieure ein Plug&Play-fähiges Lastaufnahmemittel: Nach dem Baukastensystem können sich Unternehmen künftig die passenden Ladungsträger aussuchen. Über eine universelle Schnittstelle werden diese ans Fahrzeug gesteckt und lassen sich jederzeit austauschen. Dadurch können die Fahrzeuge unkompliziert an die Bedürfnisse unterschiedlicher Nutzer angepasst werden.

Die Hardware für ein „schlaues“ Fahrzeuggehäuse, das eine Mensch-Maschine-Interaktion ermöglicht, legen die Ingenieure am IPH ebenfalls aus. Über ein Touch-Display können die Arbeiter mit dem Fahrzeug kommunizieren und sich beispielsweise den Auftragsbearbeitungsstand anzeigen lassen. Parallel dazu entwickeln die Flexlog-Mitarbeiter die Software: Mit entsprechenden Steuerungsalgorithmen kann das Fahrzeug Wegstrecken automatisch und zuverlässig erlernen, die Infrastruktur erfassen und sich im Raum orientieren. Über eine Frontkamera erkennt das Fahrzeug Objekte, Fahrlinien, Haltelinien und vieles mehr. Flexlog entwickelt außerdem ein unterbrechungsfreies und autonomes Ladekonzept: Denkbar ist beispielsweise, die Fahrzeuge an den Übergabestellen im laufenden Betrieb aufzuladen. Gemeinsam erarbeiten die beiden Projektpartner einen vordefinierten Konfigurationsprozess, der sich sehr einfach und intuitiv bedienen lässt. So kann der Endnutzer sein FTS innerhalb kurzer Zeit und ohne Vorkenntnisse in Betrieb nehmen.

Ziel des Kooperationsprojekts ist ein Prototyp eines sehr günstigen und flexiblen Fahrerlosen Transportsystems, das schnell einsatzbereit ist. Dadurch werden die Anschaffungskosten stark sinken. Besonders für kleine und mittlere Unternehmen würde es damit wesentlich attraktiver, Fahrerlose Transportsysteme zu nutzen. Deshalb unterstützt das Bundeswirtschaftsministerium die innovative Idee: Flexlog und das IPH erhalten für ihr Forschungs- und Entwicklungsprojekt Fördermittel aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).

Die Schiffsgetriebegehäuse von großen Schiffen sind Unikate. Zum Gießen der Gehäuseteile braucht es deshalb extra dafür hergestellte Gussformen. Werden die Bauteile additiv gefertigt, also gedruckt statt gegossen, entfällt die Herstellung der individuellen Formen. Auch das Gewicht der Einzelteile kann reduziert werden, da beim Drucken andere Konstruktionen möglich sind als beim Gießen. So können beispielsweise Hohlräume oder Wabenstrukturen eingebracht werden. Das stählerne Getriebegehäuse aus dem 3D-Drucker soll deshalb maximal 10 Tonnen wiegen – wird es gegossen, erreicht es ein Gewicht von 13 Tonnen.

Zur Herstellung der tonnenschweren Getriebegehäuseteile ist ein gewaltiger Druckraum nötig. Sechs Meter lang, drei Meter breit und anderthalb Meter hoch soll der Innenraum des 3D-Druckers werden, den Forschungsinstitute und Unternehmen aus Niedersachsen gemeinsam entwickeln wollen. Damit ist der Drucker annähernd so groß wie ein Frachtcontainer.

Beim Drucken der stählernen Gehäuseteile setzen die Forscher des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) auf das laserunterstützte Lichtbogenschweißen. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren wird Stahldraht aufgeschmolzen und Schicht für Schicht aufeinander geschweißt. Pro Stunde sollen auf diese Weise bis zu fünf Kilogramm Stahl aufgetragen werden, so das Forschungsziel.

Um die Qualität der Bauteile sicherzustellen, entwickeln die Ingenieure des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH eine Inline-Messtechnik. Diese ermöglicht es, während des Druckens Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Dafür wird der Druckvorgang dauerhaft überwacht; bei Bedarf werden Druckparameter im Prozess automatisiert angepasst. Wenn beispielsweise in einem Schritt zu viel Material aufgetragen wurde, kann im nächsten Schritt weniger aufgetragen werden oder umgekehrt. Da beim Drucken ein Teil des Materials noch heiß und ein Teil bereits abgekühlt ist, kann durch das Schrumpfen des Materials beim Abkühlen Verzug entstehen. „Dies ist eine Hürde, die wir überwinden wollen“, sagt Ake Kriwall, der sich am IPH gemeinsam mit Projektingenieur Dominik Melcher um die Entwicklung der Messtechnik kümmert.

Am Forschungsprojekt sind neben dem IPH vier weitere Unternehmen und Institute beteiligt. Die Leitung des Projekts liegt bei der REINTJES GmbH, einem Schiffsgetriebe-Hersteller, der den 3D-Druck zukünftig in der Fertigung großer Produkte einsetzen will. Die EILHAUER Maschinenbau GmbH übernimmt den Anlagenbau des XXL-3D-Druckers, das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) arbeitet am laserunterstützten Lichtbogenschweißen und die TEWISS – Technik und Wissen GmbH ist für den Bau und die Steuerung des Druckkopfes zuständig.

Gefördert wird das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente Herstellung großskaliger Produkte durch additive Fertigung am Beispiel von Schiffsgetriebegehäuse (XXL3DDruck)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Das Projekt läuft bis Ende 2021.

„Automatisierungsansätze für XXL-Produkte“ lautet das Thema des Branchentreffens am 29. April 2020 von 9 bis 15:30 Uhr. Auf dem Programm stehen mehrere Fachvorträge zu diesem Thema sowie eine Besichtigung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Stade. Diejenigen Teilnehmer, die bereits am Vortag anreisen, können am 28. April 2020 um 15 Uhr die Airbus Operations GmbH in Stade besichtigen und anschließend gemeinsam zu Abend essen.

Die Produktion von sehr großen Produkten ist eine Herausforderung, auch im Hinblick auf die Automatisierung. Die eingesetzten Roboter müssen dafür ausgelegt sein, sehr schwere Bauteile zu handhaben. Fahrerlose Transportfahrzeuge müssen innerhalb der Fabrik weite Strecken überwinden und trotzdem zuverlässig geortet werden. Und auch bei Bauteilen von mehreren Metern Länge muss jede Schraube millimetergenau platziert werden. Diese Toleranzen einzuhalten, ist nicht trivial. Hinzu kommen die geringen Stückzahlen: Bei Automobilproduzenten, die jedes Jahr hunderttausende Fahrzeuge fertigen, lohnt sich die Automatisierung bei fast jedem Arbeitsschritt – anders sieht es bei der Herstellung von wenigen Hundert Flugzeugen oder Schiffen aus.

Ob und wie XXL-Produkte automatisiert gefertigt werden können, besprechen die Teilnehmer des Arbeitskreises XXL-Produkte bei ihrem nächsten Treffen. Zu den Arbeitskreis-Mitgliedern gehören Mitarbeiter von Unternehmen aus den verschiedensten Branchen, die allesamt großskalige Produkte herstellen, sowie Wissenschaftler, die sich theoretisch mit diesem Thema auseinandersetzen. Gegründet wurde der Arbeitskreis im Jahr 2010 vom Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH, das sich in zahlreichen Forschungsprojekten mit XXL-Produkten beschäftigt. Neue Mitglieder sind jederzeit willkommen und können kostenlos und unverbindlich an einem ersten Arbeitskreistreffen teilnehmen.

Die Branchentreffen finden zweimal pro Jahr bei wechselnden Unternehmen statt. Veranstaltungsort am 29. April ist das Fraunhofer IFAM, Ottenbecker Damm 12, 21684 Stade.

Anmelden können sich interessierte Unternehmen bis zum 15. April 2020 auf der Webseite des Arbeitskreises unter www.xxl-produkte.net/….

Künftig sollen Unternehmen Maschinenstunden über eine digitale Plattform anbieten und einkaufen, so die Idee der Wissenschaftler vom Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH und vom International Performance Research Institute (IPRI) in Stuttgart. Im Forschungsprojekt „KapShare“ entwickeln sie gemeinsam den Prototyp einer solchen Plattform zum „branchenübergreifenden Sharing von Produktionskapazitäten“.

„Zunächst untersuchen wir, wie eine solche Austauschplattform gestaltet sein muss, damit Unternehmen sie akzeptieren“, sagt Projektleiterin Maren Müller vom IPH, „und zwar sowohl aus Anbieter- als auch aus Nachfragersicht.“ Welche Informationen brauchen Unternehmen, die fremde Aufträge auf ihren Maschinen fertigen wollen? Wie kann es gelingen, alle wichtigen Daten weiterzugeben – von CAD-Modellen bis hin zu exakten Informationen zum Material – und trotzdem sensible Kundendaten zu schützen? In welchen Branchen kann das Kapazitätssharing funktionieren? Und lohnt sich die Zusammenarbeit auch dann, wenn zwischen den kooperierenden Unternehmen hunderte Kilometer liegen und die Produkte weit transportiert werden müssen? All diese Fragen wollen das IPH und das IPRI im Forschungsprojekt beantworten, mehrere Anwendungsszenarien aufstellen und auf dieser Basis den Prototyp einer Austauschplattform entwickeln.

Die Plattform soll Unternehmen helfen, starke Auftragsschwankungen abzufangen, denn besonders kleine und mittlere Unternehmen (KMU) rutschen bei Über- oder Unterauslastung schnell in die Krise. Auftragsspitzen fangen sie aktuell mit Sonderschichten oder Leiharbeitern ab. Doch wenn die Maschinen komplett ausgelastet sind, bleibt bisher nur die Möglichkeit, Liefertermine zu verschieben oder Aufträge abzulehnen. Bei Auftragseinbrüchen wiederum stehen die Maschinen still – und die Mitarbeiter müssen unter Umständen ihre Arbeitszeit verkürzen.

Kurzarbeit ist aktuell wieder ein Thema: Laut dem Konjunkturausblick 2020 des Branchenverbands NiedersachsenMetall schätzen 54 Prozent der befragten Unternehmen der Metall- und Elektroindustrie ihre Geschäftslage als schlecht ein, im Automotive-Bereich sind es sogar 71 Prozent. Viele dieser Unternehmen planen 2020 Kurzarbeit oder Personalabbau.

Unternehmen, für die das Kapazitätssharing eine Alternative sein könnte, sollten sich beim IPH melden: Die Wissenschaftler suchen insbesondere noch produzierende Unternehmen, die beim Aufbau einer entsprechenden Plattform mitarbeiten und diese testen wollen. Die Betriebe können sich direkt an Projektleiterin Maren Müller wenden. Zu erreichen ist sie unter der Telefonnummer (0511) 279 76-443 sowie per E-Mail an mueller@iph-hannover.de.