IPL-Magazin 04 | Juli 2008 | Autor: Prof. Dr. Klaus-Jürgen Meier (IPL)


 - oder - der Versuch einer Kurzanalyse, wieso die Simulation bis heute nicht zu einem flächendeckenden Einsatz kommt

Prof. Dr. Klaus-Jürgen Meier (IPL)Die 10er-Regel des Qualitätsmanagements besagt, dass jeder Fehler in einem Produkt, je später man ihn im Rahmen des Herstellungsprozesses entdeckt, um den Faktor 10 höhere Kosten verursacht. Das Ziel muss es daher sein, Fehler in einer sehr frühen Phase zu entdecken und zu besei­tigen. Übertragen auf die Fabrikplanung bedeutet dies, die Planungsfehler – wie z.B. Kollisionen von Transportmitteln, falsch dimensionierte Puffer oder Maschinenkapazitäten - im Vorfeld der Realisierung zu korrigieren. Unterstützung verspricht die Simulation. 
 
Simulation ist laut VDI-Richtlinie 3633 definiert als „die Nachbildung eines dynamischen Prozesses in einem Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.“ Damit stellt sich die Simulation als ein universelles Werkzeug dar, mit dessen Hilfe Planungsfehler entdeckt sowie die daraus resultierenden Folgekosten und Umsatzverluste vermieden werden können. Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten zeigt Bild 1). Und doch kommen die Simulation und deren Visualisierung in den wenigsten Planungsvorhaben zum Einsatz. Worin liegen die Gründe?  
 

Als eine Hauptursache für diese unbefriedigende Situation ist der sehr große Aufwand für die nutzbare Bereitstellung eines Simulationsmodells anzusehen. Dabei hat der Aufwand mehrere Ursachen:
 

Der Listenpreis gängiger Simulationsprogramme liegt – unter Einbeziehung sinnvoller Module – schnell in der Größenordnung von 60.000 bis 100.000€ pro Lizenz. Hinzu kommen laufende Kosten für die (Erst-)Betreuung, Hotline, Schulungen, Programmupdates oder Nutzungsrechte. Kosten in dieser Größenordnung sind jedoch für KMUs nicht leicht zu tragen, insbesondere, wenn nicht kontinuierlich neue Fabrikplanungen anstehen. Das Risiko eines Planungsfehlers wird dann gerne billigend in Kauf genommen.

Zur Aufrechterhaltung des Anwendungs-Know-Hows ist die fortlaufende Nutzung der Software erforderlich. Hierfür sind minimal zwei Mitarbeiter zu schulen und mit Simulationsaufgaben zu betrauen. Die Fluktuation ist durch entsprechende Weiterbildungsprogramme zu kompensieren. Auch diese Randbedingung setzt voraus, dass in einem Unternehmen kontinuierlich Planungsaufgaben zur Lösung anstehen. Großunternehmen reagieren darauf zumeist durch Bündelung der Aufgaben in Kompetenzzentren (=Stabsstellen). Hier ist jedoch vielfach deren Akzeptanz durch die Linienorganisation als kritisch anzusehen.
 

Simulationsdienstleister bieten ihre Unterstützung den Unternehmen an, für welche sich die dauerhafte Bereitstellung von Programm, Know-how und Planungsressourcen in eigener Regie aus den vorstehend genannten Gründen nicht auszahlt. Ein potenzieller Auftraggeber tauscht damit fixe Kosten gegen variable Kosten ein. Der Einkauf einer simulationsgestützten Planung verlangt jedoch auch in diesem Fall im Vergleich zur konventionellen Vorgehensweise ein höheres Budget. Die verbesserte Planungsqualität lässt sich nur schwer quantifizieren. Der Aufwand zum Aufbau und Verifikation eines Simulationsmodells ist auch für geübte Planer nicht zu unterschätzen. Hierbei zeigt sich, dass fehlende Schnittstellen zum Einlesen produktionstypischer Daten aus ERP-Systemen aufwandstreibend wirken. Verfügen die Planer nicht über ausreichend Erfahrung im Modellaufbau, so besteht zudem die Gefahr, dass der Detaillierungsgrad der Modelle nicht angepasst ist an die Aufgabenstellung und an die Qualität der Eingangsdaten.
 

Die Beseitigung hypothetisch auftretender Planungsfehler ist für einen Auftraggeber zumeist schwer quantifizierbar und führt deswegen häufig zu einer sehr subjektiven Risiko- und Folgenbewertung. Die angeführten Kosten in Verbindung mit einem Simulationsprojekt sind jedoch real. Der Einsatz der Simulation kann deswegen nur zu einer breiteren Anwendung kommen, wenn der Einsatz der Simulation nicht zur Steigerung der Planungskosten führt. Um dies zu gewährleisten, müssen die simulationsgestützten Planungsabläufe beschleunigt und die Kosten gesenkt werden. Dies kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden:

 

Abb.1:

 

Eine einfache Einlesemöglichkeit von Datenstrukturen (z.B. Arbeitspläne, Stücklisten), wie sie in einer Produktionsumgebung typischerweise vorhanden sind.
 

Eine automatisierte Modellgenerierung basierend auf den eingelesenen Produktionsdaten. Eine manuelle Modellanpassung sollte nur in den Fällen notwendig werden, in denen eine tiefergehende Detaillierung zwingend notwendig ist oder das Modell über einen längeren Zeitraum genutzt werden kann (d.h. ‚Amortisation’ des Modellierungsaufwands).
 

Die Modellkomplexität ist anzupassen an die Aufgabenstellung und die Qualität der verwendeten Daten. Scheingenauigkeiten sind zu vermeiden. Realisierung von Batchläufen, welche es gestatten, die Sensitivität des Ergebnisses in Bezug auf unsichere Inputdaten zu verifizieren. Der Planer erhält als Mehrwert durch die Simulation eine Aussage über die Dynamik des geplanten Systems.
 

Kann durch diese Maßnahmen die Akzeptanz in den Entscheidungsebenen von KMUs erhöht werden, so steigt voraussichtlich auch die Anzahl der Simulationsanwendungen. Vielleicht lassen sich dann in der Folge auch die Listenpreise für Simulationsprogramme und Dienstleistungen senken? Es wäre in jedem Fall ein entscheidender Schritt für die Simulation, um das Image eines nur schwer quantifizierbaren Nutzenbringers für immer ablegen zu können.
 

Anmerkung: Das IPL arbeitet derzeit zusammen mit einigen Softwareanbietern daran, die Durchgängigkeit in der betrieblichen Softwarekette (ERP-System – Simulation – Visualisierung) zu verbessern. Das Ziel dieser Arbeit ist eine integrierte Lösung, die es erlaubt, die Simulation und (stereoskope 3D-) Visualisierung zukünftig aufwandsneutral in Planungsprojekten einzusetzen.