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Cyberphysische Matrixproduktionssysteme zur Verbesserung von Lieferketten

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Autor: Charlotte Lange

Cyberphysische Matrixproduktionssysteme zur Verbesserung von Lieferketten
Das Frauenhofer Institut hat eine Studie zu der Umsetzung von cyberphysischen Matrixproduktionssystemen durchgeführt (Bild: Frauenhofer IPA)

Viele produzierender Unternehmen stehen heute vor neuen Herausforderungen. Krisen- und kriegsbedingte Unterbrechungen der Lieferketten, kurzfristige Stornierungen oder Veränderungen der Bestellungen, ein Trend zu immer kleineren Auftragslosen und eine zunehmende Individualisierung der Produkte gehören inzwischen oft zum Alltag. Gleichzeitig müssen Unternehmen ihre Produktivität steigern, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Hierbei könnten neue flexible Fertigungskonzepte helfen. Fraunhofer IPA und IWU haben gemeinsam im Auftrag der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech) eine Expertise zur Umsetzung von cyberphysischen Matrixproduktionssystemen erstellt.

Matrixproduktionssysteme im Einsatz: Wird die Fertigung flexibler und zugleich produktiver?

Cyberphysische Matrixproduktionssysteme gelten als Schlüssel zu einer flexiblen und produktiven Fertigung, die Unternehmen hilft, ihre Resilienz zu steigern und damit auch in turbulenten Zeiten zu bestehen. Bisher waren die beiden Faktoren Flexibilität und Produktivität Gegenpole, da bei einer flexibleren Herstellung die Produktivität sinkt.

Um die Frage zu beantworten, ob cyberphysische Matrixproduktionssysteme die Werkstattfertigung produktiver und die Linienproduktion flexibler machen können, haben die Fraunhofer-Teams 28 Unternehmen befragt, Ergebnisse zusammengetragen und ausgewertet. „Unser Ziel war es, den Stand der Technik zu untersuchen und herauszufinden, inwieweit die neuen Systeme in der Praxis schon genutzt werden und dort tatsächlich Flexibilität und Produktivität erhöhen“, erklärt Petra Foith-Förster, die Leiterin der Studie am Fraunhofer IPA.

Größere Unternehmen nutzen Matrixproduktionssysteme – Komplettlösungen für KMU fehlen

„Vor allem Großunternehmen, aber auch größere Mittelständler nutzen bereits Matrixproduktionssysteme“, berichtet Dr. Arvid Hellmich, Leiter der Studie am Fraunhofer IWU. Vorreiter bei der Einführung der neuen Systeme ist die Halbleiter-Industrie, aber auch größere Hersteller von Automobilen oder Elektrogeräten setzen modulare Strukturen ein, die digital optimiert und gesteuert werden. „Erfreut waren wir, dass die Technologien in vielen der Unternehmen, die Matrixproduktionssysteme einsetzen, bereits einen hohen Reifegrad besitzen“, betont der Forscher.

Für die Bewertung des Reifegrads der cyberphysischen Matrixproduktionssysteme haben die Ingenieurinnen und Ingenieure einen Katalog von Kriterien erarbeitet. Zu diesen zählen unter anderem der modulare Aufbau der Produktionseinheiten, der Umsetzungsgrad eines Digitalen Zwillings, der Einsatz automatisierter Transportsysteme sowie die Rekonfigurierbarkeit des Ablaufs, die eine schnelle Anpassung der Produktion an veränderte Anforderungen des Markts erlaubt.

„Das Ergebnis der Expertise zeigt, dass Matrixproduktionssysteme eine wirtschaftliche Produktion bei herausfordernden Marktanforderungen ermöglichen und dass Unternehmen mit verschiedenen Produktionsprozessen aus unterschiedlichen Branchen diese bereits teilweise oder auch schon vollständig umsetzen“, resümiert Hellmich. Was bisher fehlt, sind marktreife Komplettlösungen, da zwar Einzellösungen für Matrixproduktionssysteme angeboten werden, jedoch keine Gesamtpakete inklusive Anlagentechnik und Prozessautomatisierung verfügbar sind.

Die vollständige acatech-Expertise »Umsetzung von cyberphysischen Matrixproduktionssystemen« finden Sie hier.

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