Intralogistik- und Produktionssysteme stehen heute unter hohem Druck. Lieferzeiten werden immer kürzer, Nachfrage und Produktmix schwanken stark, Variantenvielfalt und Service-Level-Anforderungen steigen kontinuierlich, während Fachkräfte rar sind und Investitionen fundiert begründet werden müssen. Gleichzeitig werden Materialflüsse komplexer: automatisierte Lagersysteme, fahrerlose Transportsysteme (FTS), flexible Kommissioniersysteme und vernetzte Produktionslinien greifen ineinander und sind mit dynamischen Wechselwirkungen behaftet.
Genau hier setzt die Materialflusssimulation als methodischer Lösungsansatz an. Sie ermöglicht die virtuelle Abbildung, Erprobung und Optimierung von Logistik- und Produktionsprozessen, ohne in bestehende und implementierte Abläufe einzugreifen. Am Fraunhofer IML werden hierfür unternehmensspezifische Simulationsbaukästen entwickelt, die diese Leistungsfähigkeit in den operativen Alltag von Logistik und Produktion übertragen und sie auch für Mitarbeiter ohne Simulationsexpertise nutzbar machen.
Vom Einzelprojekt zum Simulationsbaukasten
Viele Unternehmen haben Simulation bislang primär als Werkzeug für Einzelprojekte kennengelernt. Typischerweise wurde ein spezifisches Modell für eine konkrete Fragestellung erstellt, etwa für die Planung eines neuen Lagerstandorts oder einer neuen Produktionslinie. Solche Modelle sind zwar wertvoll, bleiben jedoch häufig isolierte Lösungen, die sich nur begrenzt in andere Kontexte übertragen lassen und meist domänenspezifisches Spezialwissen erfordern.
Diese projektbezogene Vorgehensweise führt in der Praxis oft zu einer Fragmentierung der Planungslandschaft: Einzelne Abteilungen entwickeln eigene Excel-Kalkulationen für Kapazitätsberechnungen, andere nutzen spezialisierte Insellösungen für ihre Teilbereiche, während wieder andere auf externe Dienstleister für punktuelle Simulationsstudien zurückgreifen. Das Ergebnis sind inkonsistente Planungsgrundlagen, redundante Datenerfassungen und schwer vergleichbare Ergebnisse zwischen verschiedenen Unternehmensbereichen. Mit einer hängenden Beschilderung über 18.000 Stellplätzen hat ONK den Boden für die Digitalisierung im Lager von Feldsaaten Freudenberger bereitet. ‣ weiterlesen
Flexibilität hängt oben
Mit dem Ansatz eines Simulationsbaukastens verändert sich das Vorgehen grundlegend. Die Kernidee besteht darin, wiederkehrende Elemente in Produktion und Logistik als standardisierte, aber präzise auf das jeweilige Unternehmen zugeschnittene Module zu definieren. Intralogistische Systeme enthalten zahlreiche Strukturen, die immer wieder ähnlich auftreten: Wareneingänge, Lagerzonen, Kommissionierbereiche, Versand, AGV-Routen, Produktionsstationen sowie weitere unternehmensspezifische Funktionsbereiche. Diese Elemente lassen sich in einem Baukasten als parametrierbare Bausteine hinterlegen, deren Logik, Kennzahlen und Schnittstellen individuell an die Prozesse, IT-Strukturen und Standards des jeweiligen Unternehmens angepasst werden.
Anstatt jedes Modell von Grund auf neu zu entwickeln, greifen Unternehmen auf einen Katalog bewährter, unternehmensspezifisch konfigurierter Module zurück. Diese Bausteine sind in ihrem Verhalten klar definiert, über intuitive Benutzeroberflächen einfach parametrierbar und so gestaltet, dass sie in unterschiedlichsten Projekten, ohne tiefes Simulationsfachwissen, wiederverwendet werden können. Daraus entsteht eine standardisierte, aber maßgeschneiderte Simulationsumgebung, die sich flexibel und effizient auf neue Fragestellungen übertragen lässt.
Simulationsbaukasten in der Praxis
Ein Simulationsbaukasten für Produktion und Logistik besteht aus einer Sammlung vorkonfigurierter Module, die typische Funktionen und Strukturen systematisch abbilden. Jedes Modul repräsentiert eine klar abgegrenzte Funktion – etwa ein Lager mit definierten Strategien, einen Kommissionierarbeitsplatz mit bestimmten Leistungsparametern, eine AGV-Flotte mit Routen- und Prioritätslogik oder eine Produktionslinie mit Taktzeiten und Pufferkapazitäten. Die Besonderheit liegt in der durchgängigen Parametrierbarkeit: Eigenschaften wie Durchsatz, Kapazitäten, Schichtpläne, Transportgeschwindigkeiten, Kommissionierzeiten oder Steuerungsregeln werden über Parameter eingestellt. Der Anwender muss keine Programmierlogik neu implementieren, sondern arbeitet auf einer fachlich geprägten Ebene, die seiner täglichen Praxis entspricht.
Ein entscheidender Vorteil dieser Modularität besteht darin, dass die Bausteine einmal sauber verifiziert und validiert werden können und diese Qualität anschließend in allen Projekten zur Verfügung steht. Verifikation und Validierung, also die systematische Prüfung, ob ein Modul technisch korrekt implementiert ist und ob sein Verhalten die reale Prozesslogik angemessen widerspiegelt, erfolgen nicht jedes Mal neu auf Modellebene, sondern strukturiert auf Bausteinebene. Wenn ein Lagerbaustein, ein AGV-Baustein oder ein Kommissionierbaustein einmal getestet, dokumentiert und freigegeben ist, kann er in unterschiedlichen Modellen und Szenarien eingesetzt werden, ohne dass die grundlegende Funktionslogik erneut infrage steht. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Simulation erheblich und reduziert Fehlerquellen, die in individuell programmierten Einzelmodellen auftreten können. Ergänzend kann der Baukasten Standardschnittstellen zu Planungs- und operativen Systemen wie ERP, WMS oder MES enthalten, sodass Stammdaten, Layoutinformationen oder Auftragsstrukturen automatisiert eingebunden werden. Dadurch werden auch Datenflüsse nachvollziehbar und reproduzierbar, was die Validierung gegen reale Kennzahlen erleichtert. Die Kombination aus standardisierten, verifizierten Modulen und definierten Datenanbindungen schafft eine robuste Basis für Vertrauenswürdigkeit und Nachvollziehbarkeit der Simulationsergebnisse.
Das zentrale Ergebnis ist, dass Mitarbeiter, die keine Simulationsexperten sind, mithilfe des Simulationsbaukastens standardisiert Modelle aufbauen, Szenarien definieren und Varianten vergleichen können, ohne sich mit den technischen Details von Verifikation und Validierung auseinandersetzen zu müssen. Die Qualitätssicherung ist im Baukasten verankert. Externe Dienstleister oder interne Simulationsexperten konzentrieren sich auf die Entwicklung, Pflege und fortlaufende Verifikation und Validierung der Bausteine, während die Fachanwender diese geprüften Module nutzen, um ihre konkreten Fragestellungen effizient und verlässlich zu untersuchen.
Simulationsbaukästen als Schlüssel zur beherrschbaren Komplexität
Die Intralogistik und Produktion der kommenden Jahre wird durch steigende Komplexität, hohe Dynamik und wachsende Anforderungen an Flexibilität geprägt sein. Entscheidungen über AGV-Implementierungen, Layoutanpassungen, Fabrikplanung im Greenfield und Brownfield, Lagererweiterungen, neue Kommissioniersysteme und langfristige Visionen können ohne digitale Unterstützung kaum noch mit vertretbarem Risiko getroffen werden.
