Fabrikplanung und Arbeitswissenschaft

Die Entscheidung für eine bestimmte Ausgestaltung der Fabrik hat weitreichende Konsequenzen: Sie ist in der Regel mit immensen Projektkosten verbunden und legt die grundsätzliche Fabrikstruktur mitunter für die nächsten 20 bis 30 Jahre fest. Zusätzlich müssen zahlreiche Restriktionen und Informationen aus unterschiedlichen Fachgebieten rechtzeitig Berücksichtigung finden. Daher ist die Planung und Realisierung einer Fabrik eine höchst anspruchsvolle und interdisziplinäre Aufgabe und folgt einem systematischen und zielorientierten Prozess. Er besteht aus verschiedenen, aufeinander aufbauenden Phasen - von der Idee bis zur Inbetriebnahme der Produktion - und wird unter Zuhilfenahme von Methoden und Werkzeugen durchgeführt. Das Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung hat einen eigenen Referenzprozess für die Fabrikplanung entwickelt und ihn über Jahrzehnte an aktuelle Trends und Randbedingungen angepasst.

Die immer kürzer werdenden Innovationszyklen und die damit verbundene sinkende Produktlebenszeit führen zu mehr Entwicklungs- und Planungsaufwand, der in kürzester Zeit bewältigt werden muss. Hieraus resultieren kurze Fabrik- und Produktionsanlagennutzungszeiten und Forderungen nach schnellen, stabilen und steilen Produktionsanläufen sowie nachhaltigen Fertigungs- und Gebäudestrukturen inklusive der Material- und Informationsflüsse und der zugehörigen Layouts. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die Fachgruppe Fabrikplanung und Arbeitswissenschaft mit der kontinuierlichen, engagierten und anwendungsorientierten Weiterentwicklung bestehender Fabrikplanungsmethoden und -werkzeuge, erforscht und identifiziert darüber hinaus jedoch auch neue und innovative. Hierzu zählen beispielsweise der IFU-Planungstisch 4.0, die Anwendung von Mixed-Reality-Konzepten über Head-Mounted-Displays und in der CAVE sowie die Ausgestaltung von Konzepten zur Mensch-Roboter-Kollaboration. Zahlreiche Einsatzgebiete zur Planung einer Fabrik haben wir in unserem Virtuellen Fabrikplanungslabor (VFP-Labor) zusammengeführt und in ein umfassendes und durchgängiges Konzept der Digitalen Fabrik 4.0 überführt.

Unser Ziel: Wir wollen einen wesentlichen Beitrag zur ressourceneffizienten Planung und Realisierung von menschengerechten Fabriksystemen leisten, in denen Mensch, Organisation und Technik aufeinander abgestimmt und intelligent miteinander vernetzt werden. Aktuelle Erkenntnisse aus der Arbeitswissenschaft fließen in die Planung menschengerechter Fabriksysteme ein. Diese Verzahnung trägt zu unserem Fabrikplanungserfolg bei und verschafft uns einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Maßgeblich können wir so durch Forschungs- und Industrieprojekte bei der nachhaltigen Verbesserung produzierender Unternehmen mitwirken.

Der Fachbereich Arbeitswissenschaft ist ein Teilbereich der Fabrikplanung. Er beschäftigt sich mit der Analyse, Ordnung und Gestaltung von Arbeitsprozessen - mit dem Ziel der menschengerechten Gestaltung von Arbeitssystemen. Denn Mitarbeiter sind vor allem in der Produktion zahlreichen physischen und psychischen Belastungen am Arbeitsplatz ausgesetzt (zum Beispiel in Form von Heben und Tragen schwerer Lasten, repetitiven Tätigkeiten und Zeitmangel), die nicht nur kurzfristige, sondern auch langfristige Schädigungen wie Muskel-Skelett-Erkrankungen herbeiführen können. Die Gestaltung von menschengerechten Arbeitssystemen, zum Beispiel ergonomischen Arbeitsplätzen, trägt entscheidend dazu bei, die Gesundheit der Mitarbeiter zu bewahren und Fehlzeiten aufgrund arbeitsbedingter Erkrankungen zu reduzieren. Auch können Mitarbeiter länger im Berufsleben bleiben, wodurch das wichtige implizite Wissen älterer Mitarbeiter länger für das Unternehmen verfügbar ist. Somit steigert die Berücksichtigung arbeitswissenschaftlicher Erkenntnisse die Effizienz von Unternehmen.

Die Methoden und Werkzeuge der Arbeitswissenschaft lassen sich zu jedem Zeitpunkt im Fabrikplanungsprozess und im anschließenden Fabrikbetrieb umsetzen. So ermöglicht es die digitale Arbeitsplatzgestaltung und ‑absicherung zu Beginn eines Planungsprojektes, die Quellen physischer Belastungen zu identifizieren und frühzeitig zu beheben. Durch softwarebasierte Simulationen und Analysen von Arbeitssystemen können Ergonomiebewertungen bereits vor dem Aufbau der Arbeitsplätze überprüft werden. Das trägt nicht nur zur Verbesserung der Ergonomie bei, auch Investitionen werden verringert. Diese Software wird am Institut im Rahmen der Digitalen Fabrik in der CAVE erfolgreich eingesetzt. Durch neue Trends wie beispielsweise die Industrie 4.0 befinden sich Arbeitssysteme jedoch im Wandel. Hier müssen neue Erkenntnisse generiert werden, die Aufschluss über die Auswirkungen dieser Entwicklung geben. Das Institut bietet hierzu Möglichkeiten, um diese Auswirkungen messbar zu machen, zum Beispiel in Form von Smart Wearables. Die angesprochenen Entwicklungen führen insgesamt zu neuartigen Arbeitssystemen, was analog zu Industrie 4.0 als Arbeitssystem 4.0 bezeichnet wird. Entwicklungen wie beispielsweise die Kollaboration von Mensch und Roboter setzen neue Maßstäbe. Am Institut gibt es verschiedene Roboter wie beispielsweise den mit dem Zukunftspreis ausgezeichneten Franka Emika, mit dem der Einsatz und die Absicherung von Arbeitsplätzen evaluiert werden kann.