Strategieoffene und grüne Fabrikplanung starten

Moderne Fabrikplanung für flexible Industrie

Moderne Fabrikplanung kombiniert Flexibilität, Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Durch modulare Strukturen und skalierbare Prozesse passen sich strategieoffene Fabriken schnell an Marktveränderungen an. Nachhaltigkeit wird durch energieeffiziente Technologien und CO₂-neutrale Produktion erreicht. Digitale Zwillinge, IoT und KI optimieren Planung und Betrieb, um eine grüne, resiliente und zukunftsfähige Produktion mit minimalem Ressourcenverbrauch zu gewährleisten. „Dazu kommen Überzeugung, Mut und Konsequenz“, sagt Nico Santuario, Prokurist – Büroleiter, Michelgroup GmbH. „Aber es gehört immer in erster Linie ein Bauherr dazu, der bereit ist, den Schritt mehr zu gehen, Mut hat, weiter zu denken, nicht darin verharrt, zu meinen, dass man ein Logistikgebäude doch schon immer ‚so billig‘ wie möglich gebaut hat.“

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Auch für Fabrikplanung gilt: verstärkt in Modulen denken

Dr. Simon Schäfer, Project Director, Ingenics Consulting, ergänzt: „Angesichts der immer komplexeren Umwelt - Planung und Betrieb von Fabriken in komplexem Umfeld sowie kleinem Prognosehorizont und steigender Anpassungsnotwendigkeit - ist es wichtig, viele Handlungsoptionen zu haben und heutige Entscheidungen an der zukünftigen Entscheidungsfreiheit zu orientieren. Es gilt also so zu entscheiden, dass die Anzahl der zukünftigen Handlungsmöglichkeiten vergrößert wird. Übertragen auf die Fabrikplanung heißt das, auch verstärkt in Modulen zu denken.“ Dabei seien Module nicht nur technisch-planerisch von Interesse (schnellere Projektierung, Planung und Umsetzung) sondern zeigten besonders in der Betriebsphase der Fabrik ihr wahres Können.

Für Mathias Stach, Associate Partner, Drees & Sommer bieten digitale Methoden wie digitale Zwillinge und Simulationen frühzeitig Transparenz in der Fabrikplanung. Sie ermöglichen fundierte Entscheidungen zu Energieeffizienz, Materialeinsatz und Flächennutzung. Moderne IT-Strategien legen die Basis für skalierbare, digital vernetzte Fabriken mit offener IT-Architektur und KI-Einsatz. „Schon in der frühen Planung müssen ökologische Zielgrößen definiert, systematisch bewertet und mit KPIs konkretisiert werden“, so Stach.

Flexibilität als Schlüssel zur Fabrikzukunft

Betrachtet man nun den Fabriklebenszyklus, so gibt es in diesem immer wieder zahlreiche Veränderungen wie schwankende Stückzahlen in der Produktion, Fachkräftemangel, Materialmangel oder Energiekosten. „Um auf diese effizient zu reagieren, sind flexible Layouts, modulare Anlagen und digitale Werkzeuge wie digitale Zwillinge essenziell. Vorausschauende Instandhaltung, Schulungskonzepte und KI-gestützte Analysen helfen, Engpässe bei Personal, Material und Energie frühzeitig zu erkennen“, sagt Professor Peter Nyhuis, Institutsleiter Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) | Leibniz Universität Hannover. Eine enge Zusammenarbeit aller Bereiche sowie resiliente Lieferketten sicherten langfristige Anpassungsfähigkeit und Effizienz.

Professor Walter Wincheringer, Hochschule Koblenz, Fachbereich Ingenieurwesen, Digitales Produktionslabor (DPL), hält es in diesem Zusammenhang für sehr wichtig, dass bereits in den frühen Planungsphasen Modularität, Skalierbarkeit, Rückbaubarkeit und Umnutzungsfähigkeit als Leitziele berücksichtigt werden müssen: „Stückzahl- und variantenflexible Produktionssystem mit flexiblen Automatisierungskonzepten sind die Basis für eine zukunftsfähige Fabrikplanung. Hierzu gehört auch, dass global agierende Unternehmen Produktionskapazitäten in den jeweiligen Fabriken regelmäßig an die Bedürfnisse des Marktes anpassen.“

Zukunft gestalten mit Simulation und Agilität

In der Fabrikplanung selbst werden verschiedene Methoden und Modelle eingesetzt, um eine effiziente und zukunftsfähige Gestaltung von Fabriken sicherzustellen. Die moderne Fabrikplanung ist also längst mehr als das bloße Zeichnen von Hallenlayouts. Sie ist ein strategischer Prozess, der Wirtschaftlichkeit, Flexibilität und Innovationskraft vereint. Dabei setzt die Industrie auf ein Zusammenspiel bewährter Rahmenwerke, innovativer Simulationstechnologien und agiler Planungsansätze.

Der Ausgangspunkt ist häufig die VDI-Richtlinie 5200, die einen klar strukturierten Fahrplan liefert – von der präzisen Zielformulierung über die Planung von Strukturen und Layouts bis hin zur Umsetzung. Diese Richtlinie sorgt nicht nur für Transparenz, sondern schafft auch eine gemeinsame Sprache zwischen Planern, Ingenieuren und Management, dazu Professor Matthias Schmidt, zusammen mit Professor Nyhuis Institutsleiter Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) | Leibniz Universität Hannover: „Ergänzend dazu wird das Block- und Feinlayout genutzt, um die optimale Anordnung von Bereichen und Maschinen zu gestalten. Methoden wie das Wertstromdesign helfen, Material- und Informationsflüsse transparent zu machen und zu optimieren.“ Digitale Zwillinge und 3D-Simulationen ermöglichten es, Fabriken virtuell zu planen und Szenarien durchzuspielen. „Diese und andere Methoden - wie auch agile Methoden - ergänzen sich und ermöglichen eine zukunftsfähige, wandlungsfähige Fabrikgestaltung“, so Professor Schmidt weiter.

Internationale Leuchttürme der Fabrikplanung

Wie sieht es nun aus mit Beispielen erfolgreicher Fabrikplanungsprojekte – national und international? „Es lassen sich auch in Deutschland Fabrikplanungsprojekte finden, die auch nach internationalem Standard erfolgreich und auch als Vorreiter für moderne, nachhaltige und wandlungsfähige Produktionsstätten gelten“, erläutert Professor Nyhuis. Exemplarisch sind Fabriken der Sartorius AG am Standort Göttingen oder die Trumpf Smart Factory in Ditzingen zu nennen.“ Matthias Stach ergänzt: „Spannende Planungsprojekte mit umfangreichem Einsatz von Industrial Metaverse-Methoden sind Automobilwerke wie die BMW iFactory in Debrecen, Ungarn (Greenfield), die Mercedes Benz-Werke in Kecskemet, Ungarn (Greenfield) und in Rastatt (Brownfield).“ Darüber hinaus nutzten global agierende Zulieferer wie Schaeffler, Continental und andere die Technologie, um flexibler, modularer und kostengünstiger zu planen.

Brownfield und Greenfield: Mobilität, Standortwahl und Genehmigungen

Zu den größten Herausforderungen einer Brownfield-Planung zählen für Professor Wincheringer die Bestandsflächen und die Bestandsgebäude, der laufende Betrieb sowie Datensilos und veraltete Daten: „Bestehende Gebäude und bestehende Infrastruktur schränken Flexibilität und Skalierungspotentiale am Standort ein. Umbauten müssen unter Produktionsbedingungen erfolgen – mit minimaler Störung für Prozesse und Mitarbeitende. Fehlende oder veraltete Planungsdaten erschweren digitale Planung und Simulation. Eine durchgängige Datenverfügbarkeit ist im Regelfall nicht gegeben.“

Die zentralen Herausforderungen bei einer Greenfield- und bei einer Brownfield-Planung sind also leicht unterschiedlich, dazu Professor Nyhuis: „Bei der Greenfield-Planung liegt die größte Herausforderung in der Komplexität und Vielzahl an Entscheidungen: Standortwahl, Infrastruktur, Genehmigungen, Umweltauflagen und die vollständige Gestaltung von Layout, Logistik und Energieversorgung müssen von Grund auf durchdacht werden.“ Gleichzeitig biete sie maximale Gestaltungsfreiheit, was jedoch auch zu langen Planungszeiten und hohen Investitionsrisiken führen könne. „Bei Greenfield-Projekten ist es oft das Thema Mobilität“, sagt Nico Santuario. „Wie ist der Standort erreichbar, wie ist er angebunden, wie können Mitarbeitende den Standort erreichen. Ansonsten sind es die üblichen Herausforderungen im Bau wie Grundstücksart, Bodenbeschaffenheit, Restriktionen aus Bebauungsplänen.“ Fabrikplanung also besser im Bestand oder auf der grünen Wiese? Während Brownfield-Projekte mit engen Flächen, laufendem Betrieb und Datenlücken kämpfen, bringen Greenfield-Vorhaben Gestaltungsfreiheit – und zugleich lange Entscheidungswege und hohe Risiken. Es wird also wahrscheinlich weiter zu einer Koexistenz kommen – doch wie sieht die Zukunft der Fabrikplanung aus?

Fabrikplanung-Trends: Digital, flexibel, resilient

In der aktuellen Fabrikplanung zeichnen sich mehrere zentrale Trends ab, die maßgeblich die Entwicklung und Gestaltung moderner Fabriken bestimmen, dazu Dr. Simon Schäfer: „Die Trends sind Digitale Zwillinge, Industrial Metaverse, Weißbücher, Module sowie Factory Life Cycle Engineering und Energy Operations als Kostenfaktor.“ Experten sind sich einig: Die Fabrikplanung wird zunehmend ganzheitlicher, nachhaltiger, digitaler und flexibler – mit starkem Fokus auf Technologien, die sowohl produktivitäts- als auch mitarbeiter- und umweltorientierte Ziele unterstützen. „Das Thema Nachhaltigkeit wird vorrangig durch den Umgang mit dem Thema Energie geprägt“, erläutert Dr. Simon Schäfer. Für die meisten Unternehmen sei Energie der größte Hebel zur Beeinflussung der eigenen Umweltwirkung.

„Bezogen auf die eingesetzten Technologien und Methoden geraten digitale Zwillinge und KI in den Fokus, gerade auch in Kombination mit BIM-Modellen (Building Information Modeling) und 3D-Modellen der Fabrik“, so Professor Schmidt. „Bezogen auf die Zielfelder einer Fabrik gerät neben Wirtschaftlichkeit, Logistikleitung und Effizienz die Resilienz mehr und mehr in den Fokus.“ Professor Wincheringer wird noch präziser: „Virtuelle Planung, Simulation und virtuelle Inbetriebnahme beschleunigen Prozesse, reduzieren Risiken und sichern den Start of Production ab. CO₂-Bilanzen, Energiedaten und Kreislaufwirtschaft fließen früh in die Planung ein. KI optimiert Layouts, erkennt Engpässe und passt Systeme dynamisch an. Auch die kognitive Robotik bietet in vielen Prozessbereichen erhebliche Einsparpotentiale - und somit Wettbewerbsfähigkeit.“

überarbeitet von: Dietmar Poll

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