Die Grobplanung von Karosseriebauanlagen erfolgt vielfach noch manuell. Neue Optimierungsansätze sollen Planungsvarianten schneller bewertbar machen. Ein Interview mit Dr. Gregor Wrobel, Geschäftsführer der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik.
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Mit aktuellen wissenschaftlichen Arbeiten zur Optimierung roboterbasierter Karosseriebauanlagen trägt die GFaI e. V. dazu bei, Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis zu überführen. Im Interview erläutert Geschäftsführer Dr. Gregor Wrobel, welche Herausforderungen die Grobplanung heute prägen, welche Fortschritte die Forschung erzielt hat und wohin sich die Produktionsplanung künftig entwickelt.GFaI e. V.
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Summary: Die GFaI e. V. stellt wissenschaftliche Arbeiten zur Optimierung roboterbasierter Karosseriebauanlagen vor. Geschäftsführer Dr. Gregor Wrobel erläutert, warum die Grobplanung bislang überwiegend manuell erfolgt und wie mathematische Optimierung sowie das Softwarewerkzeug AutoPlan die Produktionsplanung unterstützen sollen. Langfristig soll die Optimierung Teil durchgängiger digitaler Planungsketten werden.
Herr Dr. Wrobel, warum erfolgt die Grobplanung komplexer Karosseriebauanlagen bis heute weitgehend manuell?
Gregor Wrobel: Produktentwicklung und Feinplanung werden heute durch CAD- und PLM-Systeme umfassend unterstützt. Die Grobplanung nimmt jedoch eine Sonderstellung ein: Bereits in einer frühen Projektphase müssen grundlegende Entscheidungen über Anlagenstruktur, Investitionskosten und Flächenbedarf getroffen werden, obwohl viele Detailinformationen noch fehlen. Die verfügbaren Werkzeuge sind dafür nicht ausgelegt. Deshalb dominieren bis heute klassische Bürowerkzeuge und Erfahrungswissen – mit hohem Zeitaufwand und nur begrenzten Möglichkeiten, verschiedene Planungsvarianten objektiv zu vergleichen.
Die eigentliche Herausforderung wird dabei häufig missverstanden. Es fehlt nicht an Informationen, sondern an Verfahren, aus den vorhandenen Daten unter zahlreichen technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen die wirtschaftlich beste Lösung abzuleiten. Die Grobplanung ist daher kein Datenproblem, sondern ein hochkomplexes Optimierungsproblem. Genau hier setzt die aktuelle Forschung an.
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Worin besteht der wissenschaftliche Fortschritt Ihres Ansatzes gegenüber bisherigen Verfahren?
Wrobel: Bisher wurden vor allem einzelne Teilprobleme untersucht, etwa die klassische Linienbalancierung. In einer realen Karosseriebauanlage müssen jedoch viele Entscheidungen gleichzeitig getroffen werden: Stationsstruktur, Anzahl der Roboter, Werkzeugauswahl, Ressourcenzuordnung und zeitliche Abläufe. Diese Entscheidungen beeinflussen sich gegenseitig. Ein zusätzlicher Roboter kann beispielsweise nicht nur den Takt verbessern, sondern auch die Stationsanzahl, den Flächenbedarf und letztlich die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage verändern.
Genau darin liegt die wissenschaftliche Herausforderung. Die Innovation besteht nicht in einem neuen Optimierungsverfahren, sondern darin, die Grobplanung erstmals als integriertes Optimierungsproblem zu modellieren. Erst dadurch können die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Planungsentscheidungen gemeinsam berücksichtigt und wirtschaftlich optimale Lösungen ermittelt werden.
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Dadurch lassen sich innerhalb weniger Stunden verschiedene Anlagenvarianten berechnen, vergleichen und objektiv bewerten – statt wie bisher über Tage hinweg einzelne Lösungen manuell zu entwickeln.
Für uns endet Forschung jedoch nicht mit einer wissenschaftlichen Veröffentlichung. Neue Verfahren müssen ihren Weg in die industrielle Praxis finden. Deshalb wurden die entwickelten Optimierungsverfahren in das Softwarewerkzeug AutoPlan überführt.
Welche Rolle wird mathematische Optimierung in zehn Jahren spielen?
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Wrobel: Ich sehe zwei zentrale Entwicklungen. Zum einen wird die Integrationsplanung bestehender Produktionsanlagen stark an Bedeutung gewinnen. Statt neue Linien auf der grünen Wiese zu planen, geht es zunehmend darum, bestehende Anlagen für neue Produkte weiterzuentwickeln. Die zentrale Frage lautet: Welche vorhandenen Ressourcen können weiter genutzt werden und welche Anpassungen sind wirtschaftlich sinnvoll?
Zum anderen wird mathematische Optimierung zu einem festen Bestandteil durchgängiger digitaler Planungsketten. Künstliche Intelligenz wird dabei Informationen aufbereiten und Planer unterstützen. Die eigentliche Optimierung komplexer Produktionssysteme bleibt jedoch eine mathematische Aufgabe. Die Zukunft liegt deshalb nicht im Ersatz des Menschen, sondern in der intelligenten Zusammenarbeit von Planern, mathematischer Optimierung und KI.
• Warum erfolgt die Grobplanung häufig noch manuell? – Weil in frühen Projektphasen wesentliche Entscheidungen bei gleichzeitig fehlenden Detailinformationen getroffen werden müssen und vorhandene Werkzeuge dafür nur eingeschränkt geeignet sind.
• Welche Rolle spielt mathematische Optimierung bei der Grobplanung? – Sie ermöglicht die gleichzeitige Berücksichtigung technischer und wirtschaftlicher Randbedingungen, um wirtschaftlich optimale Planungsvarianten zu ermitteln.
• Welche Vorteile bietet die neue Grobplanung? – Anlagenvarianten können innerhalb weniger Stunden berechnet, verglichen und objektiv bewertet werden.
• Welche Bedeutung hat AutoPlan für die Grobplanung? – Die entwickelten Optimierungsverfahren wurden in das Softwarewerkzeug AutoPlan überführt, um Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis zu übertragen.
• Welche Zukunft sieht die GFaI für die Grobplanung? – Mathematische Optimierung soll Bestandteil digitaler Planungsketten werden und gemeinsam mit KI die Planungsprozesse unterstützen.
