Modulare Fabrik – Nutzungsflexibilität als Schlüssel

Wer schonmal eine Fabrik (um)planen oder neugestalten durfte, wird uns sicher zustimmen: Gebäudestützen stehen grundsätzlich im Weg! Die Brandschutzwand gerne erst 50 Meter weiter links einziehen…

… es gilt, die richtigen Schlüsse aus vorgegeben Restriktionen zu ziehen und durch Anwendung der richtigen Prinzipien sowie einer ganzheitlichen Planung in Einklang zu bringen.

Wir stellen vor: Die modulare Fabrik

In unserer schnelllebigen Welt ist es entscheidend, flexibel und anpassungsfähig zu bleiben. Dieser Grundsatz gilt für Unternehmen, die auch zukünftig am Markt erfolgreich bleiben wollen. Die Fähigkeit der langfristigen Flexibilität ist besonders wichtig, wenn es darum geht, über mehrere Produktlebenszyklen hinweg eine optimale Nutzung der eigenen Produktionsstandorte zu gewährleisten. Vor Kurzem ging eine von TMG geplante Produktionsstätte live, die genau diesem Prinzip folgte: Möglichst flexibel, skalierbar und vernetzt sein – kurz gesagt, eine modulare Fabrik.

Heute möchten wir etwas idealisiert über dieses faszinierende Konzept berichten und aufzeigen, wie es die Fabrik der Zukunft prägt.

Abbildung 1: Befähiger maximaler Nutzungsflexibilität

Was ist eine Modulare Fabrik?

Eine modulare Fabrik ist eine Produktionsstätte, die aus verschiedenen, unabhängig voneinander arbeitenden und vernetzten Modulen besteht, die jedoch gleichzeitig bei Bedarf miteinander verschmolzen oder verschoben werden können. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Produktionsanforderungen. Eine solche Fabrik muss im Wesentlichen die drei Hauptkomponenten sinnvoll in Einklang bringen:

1. Produktion
2. Logistik
3. Gebäude

Produktion

Das Herzstück jeder modularen Fabrik ist die Produktion. Hierbei handelt es sich um die eigentlichen Maschinen, Anlagen oder Montagebereiche sowie den Menschen, die den Shopfloor mit Leben füllen.

In der idealen Welt können wir Produktionsbereiche in beliebige Segmente unterteilen und sie wie Matrix-Module bei Bedarf schnell tauschen, anpassen oder erweiterten. Die Realität hält uns jedoch leider einige Restriktionen vor. Einzelne Maschinen und Anlagen sind wohl dank ihrer Größe, geforderten Bodenbelastung etc. wohl eher als nicht bewegbare Monumente zu verstehen und sollten bei der Planung auch als solche weitestgehend betrachtet bleiben. Vielmehr gilt es die richtigen Schlüsse aus den Einschränkungen zu ziehen!

Schaffe ich es trotz Restriktionen ein Standard-Layoutraster einzuhalten? Lassen sich Monumente ggf. sinnvoll an zentralen Bereichen anordnen und durch zukünftige Anbauten oder Reserveflächen skalieren? Lässt sich ein wirtschaftlicher Standard bei der Bodentragfähigkeit finden? Welchen Standardisierungsgrad kann meine Produktion im Allgemeinen erreichen?

Ein wesentlicher Gedanke der modularen Produktion ist die Möglichkeit, verschiedene Bereiche unabhängig voneinander zu betreiben und so die Produktionskapazität flexibel anzupassen. Ein Beispiel: Ein Automobilhersteller könnte in einem Produktionsmodul Motoren fertigen, während in einem anderen Modul die Karosserie montiert wird. Bei einer Änderung der Nachfrage können zusätzliche Module für die Produktion von Elektroantrieben integriert werden, ohne dass die gesamte Fabrik umgebaut werden muss.

Eine Grundvoraussetzung für die Umsetzung bleibt jedoch bestehen- es bedarf einer übergreifenden Lösung für die Verknüpfung – die Logistik.

Logistik

Die Logistik spielt die zentrale Rolle in der modularen Fabrik, da sie sicherstellt, dass die verschiedenen Produktionsmodule nahtlos miteinander verbunden sind. Ein gut durchdachtes Logistiksystem ermöglicht den effizienten Transport von Rohstoffen, Halbfabrikaten und fertigen Produkten zwischen den Modulen. Dabei kommen häufig Fahrerlose Transportsysteme (FTS) oder autonome Roboter zum Einsatz.

Die Integration eines flexiblen Logistiksystems bedeutet, dass Produktionsmodule an verschiedenen Standorten innerhalb der Fabrik miteinander vernetzt werden können. Dies erhöht nicht nur die generelle Effizienz, sondern auch die Reaktionsfähigkeit auf Marktveränderungen.

Gebäude

Das Gebäude selbst ist die dritte Komponente der modularen Fabrik. Moderne Fabrikgebäude müssen so konzipiert sein, dass sie die geforderte Flexibilität der Produktion und Logistik bestmöglich unterstützen.

Dies fängt bei der Gestaltung der übergreifenden Werksstruktur an und endet bei der Auswahl modularer Komponenten und Elemente. Einzelne Gebäude sollten bei der Auslegung der Werksstruktur übergreifend durch definierte Funktions- und Transportachsen miteinander in Einklang gebracht werden. Zukünftige Erweiterungsflächen sollten dabei frühzeitig bedacht und in der Planung berücksichtigt werden.

Der Einsatz modularer und standardisierter Bauelemente, die eine schnelle Anpassung der Infrastruktur ermöglicht, unterstützt zusätzlich die Wandelbarkeit des einzelnen Gebäudes. Fassaden, Wände, Böden und Versorgungsleitungen müssen so gestaltet sein, dass sie bei Bedarf schnell umgebaut oder idealerweise lediglich erweitert werden müssen.

Ein gutes Beispiel sind Hallen mit flexiblen Trennwänden und leicht zugänglichen Versorgungsschächten auf definierten Achsen. Diese ermöglichen es, Produktionsmodule schnell zu erweitern oder zu verlagern, ohne dass umfangreiche Bauarbeiten erforderlich sind. Auch die Integration von intelligenten Gebäudetechnologien, die beispielsweise den Energieverbrauch oder die Klimatisierung in Echtzeit anpassen können, spielt eine wichtige Rolle.

Vernetzung der Komponenten

Um die Modularität der Fabrik zu gewährleisten, müssen Produktion, Logistik und Gebäude intelligent vernetzt werden. Hierbei kommt modernen Technologien wie dem Internet of Things (IoT), Künstlicher Intelligenz oder (Big-)Data Analytics eine entscheidende Bedeutung zu. Durch die Vernetzung aller Komponenten können Daten in Echtzeit ausgetauscht und Produktions- und Logistikprozesse optimiert werden.

Ein Beispiel für eine solche Vernetzung ist ein zentrales Leitsystem, das alle Module der Fabrik überwacht und steuert. Es sammelt Daten von Sensoren in den Produktionsmodulen und dem Transportsystem und nutzt diese Informationen, um den gesamten Produktionsprozess effizienter zu gestalten.

Fazit

Die modulare Fabrik ist kein revolutionäres Konzept, jedoch eins das die Zukunft der Produktion weiterhin maßgeblich beeinflussen wird. Durch die flexible und vernetzte Gestaltung von Produktion, Logistik und dem Gebäude können Unternehmen schneller und effektiver auf Marktveränderungen reagieren und gleichzeitig ihre Produktionskapazitäten optimieren.

Der Erfolg bei der Planung gelingt jedoch nur, wenn Produktion, Logistik und Gebäude gemeinsam gestaltet werden!

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