Planung von modularen Intralogistiksystemen für wandlungsfähige, dezentrale Produktionskonzepte in der chemischen Industrie

Eine volatile Marktnachfrage und der Trend zu erneuerbaren Ressourcen stellen die chemische Industrie vor große technologische und organisatorische Herausforderungen. Wandlungsfähige, dezentrale Produktionskonzepte werden in der Forschung als eine Antwort auf diese Entwicklungen betrachtet. Um ganzheitliche Flexibilitätsgewinne erzielen zu können, müssen Intralogistiksysteme ebenso fokussiert werden. Bislang sind Förder-, Lager-, Abfüll- oder Verpackungstechnik in der chemischen Industrie jedoch zumeist großskalig und für langfristigen, stationären Einsatz ausgelegt. Orientierend an den Modularisierungsansätzen der Produktion müssen auch Intralogistikeinheiten auf physikalischer, automatisierungs- und planungstechnischer Ebene flexibel gestaltet werden.

Folglich wird in der Dissertation die Planung von modularen Intralogistiksystemen (MIS) für wandlungsfähige, dezentrale Produktionskonzepten in der chemischen Industrie betrachtet. Entsprechend werden Planungsinstrumente und -prozesse für MIS entwickelt. Dabei wird zunächst die Grundstruktur eines MIS definiert, welches sich modularen Einheiten (Logistics Equipment Assemblies bzw. LEAs) und Komponenten zusammensetzt. Auf Basis eines Gestaltungsvorgehens werden insgesamt 36 LEAs konzeptionell entwickelt, die jeweils Intralogistikprozesse abbilden. Diese LEAs werden aus einem gemeinsam mit der chemischen Industrie entwickelten Referenzprozessmodell für MIS abgeleitet. Ebenso ermöglichen LEAs den Betrieb von modularen Anlagen in dezentralen Produktionsnetzwerken, woraus jedoch Kostennachteile aufgrund des Verlusts von Skaleneffekten entstehen, die mit innovativen Betriebskonzepten verringert werden können.

Ferner wird mit Hilfe eines Simulationsmodells die Vorteilhaftigkeit von MIS im Zusammenspiel mit wandlungsfähigen Produktionskonzepten unter Volatilitäten im Vergleich zu konventionellen Ansätzen herausgestellt. Zugleich kann das Simulationsmodell als Bewertungsmethode bei der Planung von MIS verwendet werden. Entsprechend werden das Simulationsmodell und das Gestaltungsvorgehen in ein entwickeltes Planungsvorgehen von MIS integriert. Im Planungsvorgehen werden Anforderungen strukturiert mittels Axiomatic Design in Designvorgaben und Planungsvariablen übersetzt. Schließlich zeigt sich in der Gesamtbetrachtung wandlungsfähiger, dezentraler Produktionskonzepte anhand des Fallbeispiels Polylactid (PLA) die Umsetzbarkeit des Forschungsansatzes.