Legolas

Planungsassistenzsystem für modulare Industrie 4.0 Anlagen in der Prozessindustrie

© Foto Fraunhofer IML
LEGOLAS
© Foto Fraunhofer IML

Das Legolas-Team zum Projektstart

Viele Zweige der Prozessindustrie wie die Feinchemie- und Pharmaindustrie sehen sich derzeit einer wachsenden Unsicherheit und Dynamik von Marktverläufen, zunehmenden Anforderungen zur Produktdifferenzierung und kürzeren Produktlebenszyklen ausgesetzt. Die Einführung wandlungsfähiger Produktionskonzepte stellt für die Prozessindustrie eine Innovation und eine radikale Abkehr von den bisherigen Gestaltungsprinzipien dar. Dabei ermöglichen diese durch ihren modularen Aufbau eine verbesserte Anpassung an diese dynamischen Randbedingungen in den Dimensionen Mengenausbringung, Produktvielfalt und Herstellungsort. Zudem befähigen diese Konzepte zu einer Verkürzung der Planungs- und Entwicklungszeiten.

Um diese Systeme in eine funktionsfähige Betriebsumgebung zu integrieren und schnell (re)konfigurieren zu können, müssen sie adäquat logistisch ver- und entsorgt werden und im Sinne von Industrie 4.0 als cyper-physische Systeme „Plug & Produce“ funktionieren. Das Ziel des vom Land Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ geförderten Verbundvorhabens „Planungsassistenzsystem für modulare Industrie 4.0 Anlagen in der Prozessindustrie – LEGOLAS“ besteht daher in der Entwicklung eines simulationsbasierten Planungsassistenzsystems zur Planung und Bewertung dieser Systeme. Das Planungsassistenzsystem ermöglicht die schnelle und frequente (Re)konfiguration modularer Produktionssysteme, um kurzfristig auf veränderte Bedarfssituationen reagieren zu können. Die Bewertungsfunktion ermöglicht zusätzlich die Gegenüberstellung derart aufgebauter Systeme, um die betrachteten Fallbeispiele und Demonstrationsszenarien zu vergleichen.

 

 

Projektlaufzeit

01.06.2017 – 30.05.2020

Der Aufbau modularer Produktionssysteme, die sich schnell und aufwandsarm veränderten Anforderungen anpassen lassen, wird bereits seit mehr als 20 Jahren in der Fertigungsindustrie verfolgt. In der Prozessindustrie bilden diese Produktionskonzepte jedoch Neuland. Die Idee der modularen Produktion und Logistik in der Prozessindustrie stellt einen Paradigmenwechsel in der Planung und dem Betrieb von Produktionsanlagen in der Prozessindustrie und somit ein Alleinstellungsmerkmal dar. Neben den aktuellen großskaligen Produktionsmöglichkeiten der dedizierten, kontinuierlichen Produktion in Monoanlagen und der Multi-Purpose Produktion in Batch-Fahrweise verbindet sie die Effizienz von kontinuierlichen Monoanlagen mit der Flexibilität von Multi-Purpose Anlagen.

Aktuell besteht die größte Herausforderung zur Überführung dieser Idee in reale Betriebsumgebungen in der Verknüpfung der Produktions- und Logistikmodule zu vollständig funktionsfähigen Produktionsabschnitten und der Nachweis, dass diese Systeme die an sie gestellten Anforderungen der wirtschaftlichen und schnellen Anpassung an die Marktumgebungen erfüllen. Dieser Nachweis soll durch das in diesem Vorhaben zu entwickelnde Planungsassistenzsystem erbracht werden. Innerhalb dieses Planungsassistenzsystems werden die unterschiedlichen cyber-physischen Produktions- und Logistikmodule in Form einer Bausteinbibliothek eingebettet. Diese Module erlauben eine dynamische Prozessmodellierung und -optimierung durch Anpassung der Produktions- und Logistikprozesse an Kunden- und Marktanforderungen (Mix, Menge und Standort) und ermöglichen die simulationsbasierte Bewertung der modularen Produktion anhand von Kennzahlen, sowie einer darauf basierenden Entscheidungsunterstützung für den Planer. Neben diesem Nachweis, besteht ein weiteres Projektziel in der konzeptionellen Entwicklung fehlender Logistikmodule. Es dient der Schließung der Lücken im Bereich der cyber-physischen Logistik-Systemmodule und stellt eine wissenschaftliche Aufgabenstellung in dem Vorhaben dar.

Darüber hinaus leistet das Planungsassistenzsystem einen wichtigen Beitrag zur digitalen Transformation in der Prozessindustrie. Die Digitalisierung der Produktions-, Logistik und Planungsprozesse sowie die Entwicklung von darauf basierenden Geschäftsmodellen erschließt ein immenses Potential zur Entwicklung neuer datenbasierter Dienste und Dienstleistungen, die die Unternehmen ihren Kunden, Partnern und auch gänzlich neuen Kunden und Märkten bereitstellen können.

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik

Konsortialführung

Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, Dortmund, ist weltweit eine der größten Forschungseinrichtungen im Bereich der Logistik. Im Rahmen der Forschungsarbeiten zu den Themen »Internet der Dinge« und »Industrie 4.0« werden anwendungsnahe und kundenspezifische Lösungen im Bereich Materialflusstechnik, Warehouse Management, Geschäftsprozessmodellierung, simulationsgestützte Unternehmens- und Systemplanung, Ressourcenlogistik, E-Business und Supply Chain Finance konzipiert und realisiert. Im Kontext der unternehmensübergreifenden Kollaboration ist das IML u.a. in der Planung und Realisierung von Logistischen Assistenzsystemen und Simulationen zur Entscheidungsunterstützung tätig. Insbesondere letztere Expertise wird in dieses Forschungsvorhaben eingebracht. Aufgrund langjähriger Projekterfahrung übernimmt das Fraunhofer IML die Konsortialführung und beteiligt sich darüber hinaus an Publikationen, Konferenzen und Messen im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit für die Logistik-Community

Ruhr-Universität Bochum

An der Ruhr-Universität Bochum (RUB) verfügt der Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik über Knowhow im Bereich der Produktion in der Prozessindustrie mit den zugehörigen Produktionsanlagen und -apparaten sowie -prozessen. Vor diesem Hintergrund entwickelt die Arbeitsgruppe für wandlungsfähige Produktions- und Logistikkonzepte technologische und betriebswirtschaftliche Konzepte, Bewertungsmethoden und Geschäftsmodelle für die Modularisierung und Wandlungsbefähigung von Produktions- und Logistiksystemen in der Prozessindustrie. Mit diesem Fachwissen bringt sich die RUB insbesondere in die Aufgabenfelder der Anforderungsanalyse und der Betriebskonzepte und Geschäftsmodelle des Projektes ein.
Im Rahmen des Projektmanagements übernimmt die RUB die Öffentlichkeitsarbeit für die Anlagenhersteller und -betreiber-Community und organisiert den projektbegleitenden Ausschuss. Zu dem projektbegleitenden Ausschuss gehören unter anderem die assoziierten Partner Evonik Technology & Infrastructure GmbH und Bayer Technology Services GmbH. Es besteht außerdem eine enge Vernetzung mit der ProcessNet, insbesondere der Fachgruppe für Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik, in welcher auch die Logistikthemen der Prozessindustrie verortet sind sowie zu deren temporären Arbeitskreis für modulare Anlagen.

INOSIM Consulting GmbH, Dortmund

Die INOSIM Consulting GmbH mit Sitz in Dortmund ist seit 2010 als Engineering- und Simulationsdienstleister in der Prozessindustrie tätig. Kernpunkt der Projektarbeit ist die simulationsgestützte Auslegung, Überprüfung und Optimierung von Produktions- und Logistikkonzepten mit Fokus auf die chemische, pharmazeutische und biotechnologische Industrie. Hierbei liegt der Fokus sehr häufig auf der Kopplung der Herstellprozesse mit den logistischen Aspekten der Rohstoff- und Produktlogistik. Ein weiteres Aufgabengebiet ist die verfahrenstechnische Auslegung von stationären und dynamischen Produktionsprozessen und die Evaluierung und Bewertung von alternativen Prozesskonzepten auf Basis ökonomischer, ökologischer und sozialer Maßstäbe. Des Weiteren ist die INOSIM Consulting GmbH ein erfahrener Partner in F&E-Projekten, da die Mitarbeiter bereits über 20 Jahre Erfahrung in Forschungsprojekten auf nationaler und internationaler Ebene besitzen. Diese Erfahrung gepaart mit der technischen und industriellen Expertise werden durch die INOSIM Consulting GmbH in dieses Projekt eingebracht.

IMPERIAL LOGISTICS INTERNATIONAL, Duisburg

Als Logistikdienstleister für Transport, Umschlag, Lagerung und logistische Mehrwertleistungen entwickelt Imperial Logistics kunden- und prozessorientierte Konzepte, die auf die spezifischen Anforderungen individuell zugeschnitten sind. Als etablierter Logistikdienstleister der Automobil-, Stahl-, Aluminium- und Papierindustrie, des Maschinen- und Anlagenbaus sowie der chemischen Industrie und des Handels bietet IMPERIAL maßgeschneiderte Logistikdienstleistungen aus einer Hand. Im Bereich Chemicals ist IMPERIAL in der Lage, für die Kunden eine vollständige Chemielogistik-Kette vom Import der Rohwaren auf verschiedenen Verkehrsträgern inklusive der Verzollung über Produktionsdienstleistungen, Warehousing-Konzepte für Gefahrstoffe und Pharmastoffe, individuelle Abfülllösungen und die Distribution sowie den Export der Chemieerzeugnisse und Pharmaprodukte abzubilden. Abgerundet wird das Angebot durch Mehrwertdienstleistungen wie IBC-Services oder Tankinnenreinigung in eigenen Tankinnenreinigungsanlagen.

BEUMER Maschinenfabrik, Beckum

Die BEUMER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG wurde 1935 gegründet und ist heute Teil der BEUMER Group, die sich in Familienbesitz befindet. Die BEUMER Group ist ein international führender Hersteller der Intralogistik in den Bereichen Förder- und Verladetechnik, Palettier- und Verpackungstechnik sowie Sortier- und Verteilanlagen. Sie beschäftigt weltweit ca. 4.000 Person und erreicht einen Umsatz von 680 Mio. Euro. Insgesamt ist die BEUMER Group mit 70 Tochtergesellschaften und Vertretungen weltweit in unterschiedlichen Branchen tätig. Zu diesen gehören Gepäckabfertigungssysteme, Getränke & Lebensmittel, Baustoffindustrie, chemische Industrie, Post & Parcel sowie Warehouse & Logistik. Langfristiger Erfolg und nicht kurzfristiger Gewinn, gehört zu den Unternehmenswerten der BEUMER Group. Damit sind Qualität und Innovationen die wesentlichen Treiber der Produkte der Gruppe.

Veröffentlichungen der "Legolas"-Projektgruppe.

Vorträge

Datum

Veranstaltung, Ort

Thema

19.05.2017 AixCape, Aachen Introduction of the Legolas project
08./ 09.06.2017 Pharmaceutical Manufacturing Excellence, PharmaTalk, Berlin Decision support systems for the planning of modular plants in process industry: Presentation held at Pharma Talk
12.10.2017 Smart Process Manufacturing Kongress, Würzburg Planungsassistenzsysteme als Enabler für die modulare Produktionslogistik

Ihr Ansprechpartner

Contact Press / Media

Markus Zajac

Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4
44227 Dortmund