OEMs und deren Zulieferer sind aufgefordert, sich absolute Reduktionsziele für ihre CO2-Emissionen zu setzen um den globalen Klimawandel zu verhindern. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsprojekt Green4SCM stellt sich dieser Herausforderung: Die software4production GmbH entwickelt hierbei gemeinsam mit dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München eine SCM-Planungsplattform zur nachhaltigen Optimierung von Wertschöpfungsnetzwerken.
Herausforderung
Der heutige globale Wettbewerb ist dadurch gekennzeichnet, dass nicht mehr einzelne Unternehmen miteinander im Wettbewerb stehen, sondern komplette Wertschöpfungsnetzwerke. Mit dem Begriff „Wertschöpfungsnetzwerk" (engl. supply chain) wird hierbei das Geflecht von Organisationseinheiten bezeichnet, das über vor- und nachgelagerte Verbindungen durch Informations-, Material-, Stoff- und Finanzflüsse an den verschiedenen Prozessen und Vorgängen der Wertschöpfung beteiligt ist und aus Sicht des Konsumenten Werte in Form von Produkten und Dienstleistungen schafft.
In jeder Organisationseinheit des Lieferanten- und Produktionsnetzwerks werden Waren und Güter hergestellt, die vom Original Equipment Manufacturer (OEM) zu einem Gesamtprodukt zusammengeführt und über das Distributionsnetzwerk an die Konsumenten geliefert werden. Vor dem Hintergrund der heute stark globalisierten, vernetzten und verzahnten Wertschöpfung wächst parallel die wahrgenommene Bedeutung der ökologischen Auswirkungen industrieller Produktion. Neue Bewertungsmethoden, wie etwa der ökologische Rucksack, ermöglichen eine objektive Bewertung des Ressourcen-/Energieverbrauchs und weiterer Auswirkungen, die für den Herstellungsprozess eines bestimmten Produktes in Kauf genommen werden. Hierbei entsprechen die ökonomischen und ökologischen Eigenschaften des Endprodukts der Summe aller seiner Komponenten, sprich Vorprodukte. Aus diesem Grund ist eine nachhaltige Lösung der drängenden ökologischen und ökonomischen Probleme nur durch die unternehmensübergreifende Planung, Steuerung und Optimierung der gesamten Wertschöpfungsnetzwerke möglich. Allerdings wird dies heute durch verschiedene Gegebenheiten behindert: Die Organisationseinheiten eines Wertschöpfungsnetzwerks planen und agieren für sich autonom, da jeder individuell nach Gewinnmaximierung strebt. Es entstehen lokale Optima, die aber oft zu keinem Gesamtoptimum - weder in monetärer Hinsicht noch bezüglich der Ressourcen-/ Energieeffizienz - für das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk führen. Somit ist es sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht notwendig und sinnvoll, ein Planungswerkzeug für die Integration von unternehmensinterner und unternehmensübergreifender Optimierung des Ressourcen- und Energieeinsatzes zu schaffen.
Zielsetzung
Ziel des Green4SCM genannten Vorhabens ist es daher, die Konzeption und prototypische Implementierung einer zentralen und web-basierten SCM-Planungsplattform, mit der eine nachhaltige lokale und unternehmensübergreifende Optimierung des Ressourcen- und Energieverbrauchs und der ökologischen Auswirkungen der Produktion in Wertschöpfungsnetzwerken ermöglicht wird. Hierzu sind neuartige Planungs- und Optimierungsalgorithmen erforderlich, die die angestrebte Verbesserung von Ressourcen- und Energieeffizienz erst ermöglichen. Neben der softwaretechnischen Realisierung der Vernetzung, Synchronisation und Optimierung der heterogenen Planungsinfrastruktur in Wertschöpfungsnetzwerken beinhaltet die Green4SCM-Plattform auch organisatorische Konzepte zur Überwindung der systemimmanenten Restriktionen und Barrieren für die überbetriebliche Koordinierung und Optimierung der Wertschöpfung. Damit wird eine nachhaltige Verbesserung der Ressourcenausnutzung (u.a. Mensch, Maschine, Material, Energie), Produktivität und damit der Wettbewerbsfähigkeit von einzelnen Unternehmen, partiellen Wertschöpfungsketten und ganzen Wertschöpfungsnetzwerken ermöglicht. Primäre Nutzer und Profiteure der Green4SCM-Plattform sollen kleine und mittelständische Industriebetriebe sein, da diese als abhängige Tier-3/n-Lieferanten heute die größten Herausforderungen bezüglich Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit zu meistern haben. Darüber hinaus sollen auch OEMs und große Tier-1/2-Lieferanten zur übergreifenden Planung und Optimierung einzelner oder vernetzter Lieferketten befähigt werden.
Green4SCM-Plattform
Die zu entwickelnde Green4SCM -Planungsplattform gliedert in sieben Module (Abbildung 1).
Die Module 1. Infrastruktur, 2. Verwaltung und 3. Schnittstellen bilden das informationstechnische Fundament der Green4SCM-Plattform. Die Anwendungen selbst werden in Java realisiert. Java bietet den großen Vorteil unabhängig von Hardware, Betriebssystem und Datenbank einsetzbar zu sein.
Im Modul 4. Planung und Simulation werden dem Anwender werden leistungsfähige und flexibel anpassbare Planungs- und Simulationsalgorithmen zur energie- und ressourceneffizienten Termin- und Kapazitätsplanung in der Wertschöpfungskette sowie im gesamten Netzwerk zur Verfügung gestellt. Hierzu wird ein Planungsbaukasten entwickelt, in dem der Anwender entscheiden kann, für welche Aufträge, Artikel oder Ressourcen die Planungsstrategien wirken und welche ökologischen Zielgrößen optimiert werden sollen. Neben klassischen logistischen Algorithmen wie Vorwärts-, Rückwärts-, Mittelpunkt- und JIT/JIS-Terminierung, werden hier vor allem Optimierungsalgorithmen zur rückstandsfreien Echtzeitplanung unter Berücksichtigung multipler Restriktionen zum Einsatz kommen. Heuristische, kybernetische oder genetische Berechnungsverfahren sollen zur Planung einer ressourcenoptimalen Produktion angepasst und eingesetzt werden. Des Weiteren sollen Techniken aus der zeitdiskreten Ablaufsimulation mit einfließen. Beispielsweise kann der Anwender Unsicherheiten in seine Rüst-, Stück- oder Wiederbeschaffungszeiten integrieren und somit Risiken bei verschiedenen Pla-nungsszenarien berücksichtigen. Darauf aufbauend sind Was-wäre-wenn-Simulationen mit einem Betrachtungsschwerpunkt auf der Ressourcen- und Energieeffizienz möglich, die auch gespeichert werden können. Hierdurch wird es möglich den Einfluss unterschiedlicher Kapazitätsbelegung auf den Ressourcen- und Energieverbrauch zu simulieren und in die anschließende Planung einfließen zu lassen.
Das Modul 5. Visualisierung und Steuerung ermöglicht die vielfältige Darstellung der generierten Pläne sowie entsprechende Druck-, Speicher- und Exportfunktionalitäten. Neben klassischen Dar-stellungsformen wie Listen oder dem Balken- bzw. Ganttdiagramm, sollen innovative und intuitive Visualisierungen den Benutzer bei seiner Entscheidungsfindung unterstützen. Neben der Visualisierung soll auch die interaktive Auftragssteuerung ermöglicht werden. Diese beinhaltet u.a. das Verschieben von Aufträgen per Drag-and-Drop mit anschließender Simulation des entsprechenden Ressourcen- und Energieverbrauchs und Aufbereitung der Ergebnisse.
Das Modul 6. Ist-Datenerfassung dient allen anderen Modulen als Lieferant von aktuellen Daten. Es kombiniert sowohl die manuelle Betriebsdatenerfassung BDE (z.B. benötigte Zeit, Stückzahlen und Ausschuss) als auch die automatische Maschinendatenerfassung MDE (z.B. Energieverbrauch, Takt-, Produktions-, Ausfallzeiten).
Durch die Analysefunktionalitäten des siebten Moduls können Plan- und Ist-Daten mittels Formulare und Reports analysiert und zu aussagekräftigen Berichten, Kennzahlen oder Cockpits verdichtet werden. Hier erfolgt auch die Erweiterung bestehender Kennzahlensysteme um Kenngrößen der Ressourcen- und Energieeffizienz.
Vorgehensweise
Die Struktur dieses FuE-Projekts orientiert sich an der evolutionären Softwareentwicklung. Hierbei wird ein Softwareprototyp stets lauffähig gehalten und sukzessive weiterentwickelt. Dies ermöglicht die schnelle und zielorientierte Realisierung von Softwareprodukten bei minimiertem Risiko einer Fehlentwicklung, da Anforderungen der Anwender bzw. KMUs laufend präzisiert und verifiziert werden können. Die Aufgaben des Verbundkoordinators im vorliegenden Vorhaben übernimmt Dr.-Ing. Joachim Berlak von der software4prduction GmbH. Die Projektstruktur ist der Abbildung 2 zu entnehmen. Ein wesentlicher Inhalt der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung neuer Planungsalgorithmen und Simulationsmethoden Eignung zur Planung unter Berücksichtigung der Ressourcen- und Energieeffizienz.
Nutzen
In Deutschland wurden vier verschiedene Anwendergruppen/-industrien als Nutzer der Green4SCM-Plattform identifiziert, die auch aktiv in die Validierung und Erprobung der Plattform einbezogen werden sollen:
- Automobilindustrie: z.B. das Wertschöpfungsnetzwerk Aluminiumproduzent => Aluminiumdruckgusswerk => Aluminiumteile- / -komponentenfertigung => Automobilhersteller
- Luftfahrtindustrie: z.B. das Wertschöpfungsnetzwerk Titanproduzent => Titalteile-/ komponentenfertigung => Luftfahrzeug- / Raketen- / Satellitenhersteller
- Zulieferindustrie: z.B. das Wertschöpfungsnetzwerk Schmiedeteilehersteller => Wärmebehandlung- / Galvanikdienstleister => OEM-Hersteller
- Logistikdienstleister: z.B. das Wertschöpfungsnetzwerk Rohmaterialproduzenten => Teile-/ Komponentenfertigung => OEM
Durch eine intelligentere Planung der Materialströme, sowie die Synchroniserung der Bedarfe, werden gerade die energie- und ressourcenintensiven Stränge am Beginn der Wertschöpfungsnetzwerke durch verringerte Energie- und Ressourcenverbräuche und damit Kosten profitieren (Anwendungsbereich Automobil- und Luftfahrtindustrie). Die Zuliefer, insbesondere die Wärmebehandlungsdienstleister, profitieren durch die bessere Synchronisation, Planung und Bündelung ihrer Kundenaufträge und damit minimierte Verschwendungen, Ressourcenverbräuche und Kosten. Zusammenfassend ermöglicht die Green4SCM-Planungsplattform eine nachhaltige win-win-Situation für die gesamten Wertschöpfungsnetzwerke bis hin zum Konsumenten:
- Weniger Energie- / Ressourcenverbrauch è Verringerung der CO2-Emmisionen.
- Weniger Energie- / Ressourcenverbrauch è Geringere Herstellungs-, Transport- und Lagerkosten.
- Geringere Kosten è höhere Wettbewerbsfähigkeit è Geringere Konsumentenpreise.
- Feststellung des Ressourcen- und Energieverbrauchs über das gesamte Wertschöpfungsnetz.
- Exakte Bestimmung des Ressourcen- und Energieverbrauchs der einzelnen Produkte (Grundlage für Umweltzertifizierung).
Weitergehende Informationen erhalten Sie im Internet unter www.green4scm.com.
Weitere Informationen:
software4production GmbH
Dr.-Ing. Joachim Berlak
Lichtenbergstr. 8, 85748 Garching
Vazaninistr. 7, 85567 Grafing
Telefon: 089/5484242-0
Fax: 089/5484242-0
www.software4production.com
Kommentare von Besucher !
