Aus jeder Krise nutzen ziehen

Innovationsprogramm »Resiliente Wertschöpfungssysteme« (RESYST)

Was haben ein Vulkanausbruch, eine Jahrhundertflut, ein Mittelost-Embargo, eingebrochene Gleisabschnitte oder die Corona-Pandemie gemeinsam? Bei all diesen Beispielen handelt es sich entweder um mensch- oder um naturgemachte Störfaktoren, die sich negativ auf die globalen Lieferketten und damit auch auf Produktionsnetzwerke auswirken. Forscher von 17 Fraunhofer-Instituten arbeiten im Innovationsprogramm Resiliente Wertschöpfungssysteme (RESYST) daran, die Auswirkungen dieser Krisen nicht nur beherrschbar zu machen, sondern menschzentrierte, smarte und nachhaltige Logistikservices für die resiliente Produktion zu entwickeln.

Das Ziel: Unternehmen sollen gestärkt aus Krisen hervorgehen.

Derzeit stellt die Corona-Pandemie produzierende Unternehmen vor völlig neue Herausforderungen. Etwa durch stark gesunkene oder auch sprunghaft gestiegene Auftragszahlen verbunden mit zum Teil kritischer Materialversorgung. Die Ergebnisse des Fraunhofer-Gemeinschaftsprojekts RESYST, an dem insgesamt 17 Fraunhofer-Institute beteiligt waren, werden Unternehmen dabei helfen, adäquat auf derartige Störfaktoren reagieren zu können.  

Dafür erarbeiten die Forscherinnen und Forscher konkrete Gestaltungs- und Handlungsempfehlungen sowohl für den Planungsprozess als auch für die Betriebsphase von resilienten Produktions- und Logistiksystemen. Es wurden Strategien und Technologielösungen oder auch Wertschöpfungsketten entwickelt, welche zum frühzeitigen Erkennen, zum Schutz sowie zum anforderungsgerechten Reagieren und Gegensteuern bei unerwarteten Ereignissen beitragen.

Ausfallsichere Liefer- und Produktionsnetzwerke

Um ganzheitlich Lösungsbausteine zur Gestaltung resilienter Wertschöpfungssysteme bereitzustellen, integrieren die Forscherinnen und Forscher unterschiedliche Sichtweisen: Die Management- und Netzwerkebene (z. B. Resilienzstrategie, alternative Wertschöpfungsketten) sowie die Prozess- und Wertschöpfungsebene (z. B. wandlungsfähige und instandhaltungsfreie Produktionssysteme, ressourceneffiziente Produktionsverfahren). Im Themenfeld »Ausfallsichere Liefer- und Produktionsnetzwerke« stehen neue Reorganisations- und Gestaltungskonzepte zur Resilienzsteigerung im Fokus. »Resiliente Lieferkonzepte sind eine zentrale Voraussetzung einer sicheren Versorgung. Aus diesem Grund wird Wissen zur Identifikation, Entwicklung und Anwendung von Resilienzindikatoren zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor«, betont Prof. Uwe Clausen, Institutsleiter IML, Logistik, Verkehr und Umwelt.

© Lina Holz

Gestaltungskonzepte für die Verkehrsinfrastruktur

Richtungsweisende Reorganisations- und Gestaltungskonzepte für Verkehrsinfrastrukturen, Liefer- und Produktionsnetzwerke entwickelten das Fraunhofer IML und das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung IFF gemeinsam innerhalb des Gesamtprojekts. Sie bezogen verschiedene Betrachtungsebenen in ihrer Überlegung ein, so dass Resilienzindikatoren nicht nur für Liefer- und Logistiknetzwerke ermittelt werden, sondern auch für Verkehrsinfrastrukturen der verschiedenen Verkehrsträger. Dabei wird die Planung und Überwachung von widerstandsfähigen und belastbaren Lieferkonzepten und -prozessen auf Basis dieser Indikatoren durchgeführt, um nach dem Auftreten von Beeinträchtigungen die Auswirkungen auf die Logistik erkenn- und bewertbar zu machen. Umfangreiche Daten für diese Analyse stehen – im Zuge der Digitalisierung von Logistikprozessen durch den Technologieeinsatz auf Objektebene mit definierten Scanpunkten in vernetzten Logistikketten (z. B. bei Warenein- und -ausgängen) sowie durch Verkehrstelematik – zunehmend zur Verfügung. »Die echtzeitnahe
Verfügbarkeit von Informationen zur Fracht als Logistik-objekt steigert die Reaktionsfähigkeit auf Anomalien in der Logistik deutlich. Die kontinuierliche Erfassung der wirtschaftlichen Produktionsleistung des einzelnen Unternehmens ist ein wesentlicher Beitrag zur Resilienzphase ›Prevent‹«, sagt Prof. Julia Arlinghaus, Institutsleiterin des Fraunhofer IFF.

Bewertung von Bedrohungsszenarien

Technische Lösungen zum Frachtscan mit der Erfassung unterschiedlichster Frachtmerkmale bieten weiterhin Potenziale für die Resilienzphase »Recover« – z. B. im Falle eines Datenverlusts im IT-System. Auf mikro-, meso- und makrologistischer Ebene ermöglicht die gemeinsame Bewertung von Bedrohungsszenarien für verschiedene Stakeholder wie Unternehmen, Branche, Region oder Legislative die Ableitung von Maßnahmen. Nach Lokalisierung und Priorisierung von Handlungsfeldern zur Resilienzsteigerung im Unternehmen erfolgt die Erarbeitung von Handlungsoptionen und Maßnahmen zur Bewältigung des Zielkonflikts »Resilienzsteigerung versus Kostensenkung«. Dazu Dr.-Ing. Harald Sieke, Leiter der Fraunhofer IML Luftverkehrslogistik: »Für die Akzeptanz ist die Balance von Resilienz und Kosten entscheidend. Die generische Anpassungsfähigkeit und hohe Flexibilität logistischer Netze unterstützt die Entwicklung und Umsetzung neuer Produkte, Services und Geschäftsmodelle für resiliente logistische Dienstleistungen und Infrastrukturen, die damit die Leistungsfähigkeit von komplexen Produktionsnetzen erhalten.« Die operative Absicherung von Wirtschaftsprozessen wird dabei insbesondere auf der Verfügbarkeit von belastbaren Resilienzindikatoren und Echtzeit-Informationen am physischen Warenübergang aufbauen, den Schnittstellen und dem Gefahrenübergang zwischen zwei Stakeholdern innerhalb eines Logistiknetzes.

© Fraunhofer IML

Matrixproduktion stärkt die Fertigung

Die Fertigung selbst lässt sich insbesondere durch das Konzept der Matrixproduktion deutlich belastbarer gestalten. Die Resilienzsteigerung wird dabei durch frei verkettete Fertigungs- und Montagezellen, die sich durch Skalierbarkeit, Modularität und digitale Vernetzung auszeichnen, sowie ein flexibles Transportsystem erreicht. Die für diese Prozesse erforderliche intelligente Steuerung schließt neben der Produktion und der Logistik auch die Instandhaltung als wichtiges Fundament einer stabilen Produktion ein. »Diese Technologien in Kombination mit KI-basierten Prognoseverfahren helfen, Ausfälle vorherzusagen und die übergreifende Planung zu verbessern. Werden dann auch noch Blockchain-Technologien integriert, lässt sich die Kooperation entlang der Supply Chain noch effizienter und sicherer gestalten«, erläutert Dr.-Ing. Thomas Heller, Fraunhofer IML, Anlagen- und Servicemanagement.

Der Mensch bleibt im Mittelpunkt

Bei allem Einsatz von moderner Technik zur Resilienzsteigerung von Logistiknetzwerken und Produktion: Der Mensch muss nach Ansicht der Fraunhofer-Forscher stets im Mittelpunkt der Veränderungsprozesse stehen. Deshalb werden in RESYST auch Aus- und Weiterbildungskonzepte für die Menschen in resilienten Fabriken entwickelt. Die erarbeiteten Lösungen schließen zur besseren Nachvollziehbarkeit ebenfalls den Transformationsprozess mit ein, der zum Erreichen einer resilienteren Wertschöpfung erforderlich ist. Nach Abschluss der Grundlagenforschung werden in den nächsten Schritten die erarbeiteten Lösungsansätze gemeinsam mit Industriepartnern konkretisiert und umgesetzt.