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Ihre Produktionsanlagen können noch so gut konzipiert sein – wenn Ihre Produktionspläne nicht erstklassig sind, verlieren Sie Zeit und Geld. Heute wird die Produktionsplanung meist noch manuell durchgeführt, was mühsam, teuer und ineffizient ist. Aber die bisherigen Ansätze zur automatischen Generierung optimaler Produktionspläne haben sich in der industriellen Anwendung leider nur bedingt bewährt.

Das Konsortium des OptiProd.NRW-Projekts hat sich vor drei Jahren daran gemacht, ein neuartiges Softwaretool zur automatischen Generierung optimaler Produktionspläne zu entwickeln, mit dem Fokus klar auf der praktischen Anwendung. Das Projekt hatte Erfolg: Mit dem neu entwickelten Tool lassen sich selbst für die komplexesten Anlagen auf Knopfdruck hochwertige Produktionspläne erstellen. Das neue Werkzeug erreicht dies durch den Einsatz von Digital Twins von INOSIM, die sich stufenlos an die Komplexität von Industrieanlagen anpassen lassen und so zu Plänen führen, die einfach funktionieren – ohne dass teure, fehleranfällige und zeitraubende manuelle Änderungen nötig wären.

Am 15. Dezember 2022 fand im Rahmen des Projekts OptiProd.NRW ein öffentlicher Abschlussworkshop statt (sowohl online als auch in den Räumen von INOSIM in Dortmund). Ziel der Veranstaltung war es, den aktuellen Stand der Technik für optimale Produktionsplanungslösungen sowie die Herausforderungen und Vorteile ihres industriellen Einsatzes zu diskutieren. An der Veranstaltung nahmen fast 80 Experten aus potenziellen Anwenderunternehmen für die Software OptiProd.NRW sowie Ingenieurdienstleister und Wissenschaftler teil. Impulsvorträge führender Experten aus Industrie und Wissenschaft von Bayer, BASF und der TU Dortmund beleuchteten das Thema aus unterschiedlichen Blickwinkeln, und das OptiProd.NRW-Konsortium gab einen ausführlichen Überblick über seine neue simulationsgestützte Softwarelösung zur automatischen Generierung optimaler Produktionspläne, die auf die zentralen Herausforderungen beim industriellen Einsatz solcher Lösungen zugeschnitten ist. Das System wurde anhand einer komplexen industriellen Formulierungsanlage der Bayer AG und mit anderen anspruchsvollen industriellen Anwendungsfällen demonstriert.

Aufgrund des überwältigenden Interesses an der Planungssoftware aus OptiProd.NRW strebt INOSIM, in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Bayer AG und anderen innovativen Herstellern, eine baldige Vermarktung der neuen Lösung an. Seien Sie Teil dieser aufregenden Reise – kontaktieren Sie uns, wenn Sie eine erstklassige Planung für Ihre Produktion suchen.

Das mit öffentlichen Mitteln geförderte Projekt OptiProd.NRW hat eine Laufzeit von drei Jahren (Januar 2020 bis Dezember 2022) und wird mit insgesamt rund 690.000 Euro gefördert, davon 420.000 Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und 270.000 Euro vom Land Nordrhein-Westfalen.

Möchten Sie mehr über dieses Projekt erfahren? Sie suchen ein KMU als Partner in Ihrem Forschungsprojekt? Bitte kontaktieren Sie uns.

Egal, wie gut Ihre Produktionsanlagen ausgelegt sind – wenn Ihre Produktionspläne nicht von höchster Qualität sind, verlieren Sie Zeit und Geld. Heute erfolgt die Produktionsplanung oft manuell. Das ist mühsam, teuer und ineffizient. Doch die meisten Ansätze zur automatischen Generierung optimaler Produktionspläne waren bisher in der Industrie nur begrenzt erfolgreich. 

Das OptiProd.NRW-Projekt hat eine neue simulationsbasierte Softwarelösung für die Produktionsfeinplanung entwickelt, die es ermöglicht, auf Knopfdruck hochqualitative Produktionspläne selbst für die komplexesten industriellen Batchanlagen zu erzeugen. Aufgrund der großen Detailtiefe der genutzten digitalen Zwillinge von INOSIM funktionieren diese Pläne einfach so - ohne die Notwendigkeit teurer, fehleranfälliger und langwieriger manueller Anpassungen. 

Am 15.12.2022 veranstaltet das OptiProd.NRW-Projekt einen öffentlichen Abschlussworkshop (sowohl online als auch vor Ort in Dortmund). Ziel des Workshops ist es, Interessierten aus Industrie und Forschung im Bereich der industriellen Batchproduktion eine Plattform zu bieten, um sich über den aktuellen Stand der Technik optimaler Produktionsplanungslösungen zu informieren und die Herausforderungen und Vorteile ihres industriellen Einsatzes zu diskutieren. Impulsvorträge von führenden Experten aus Industrie und Forschung werden verschiedene Perspektiven auf das Thema bieten. Das OptiProd.NRW-Konsortium gibt zudem einen umfassenden Überblick über seine neue simulationsgetriebene Softwarelösung zur automatischen Generierung optimaler Produktionspläne, die auf die zentralen Herausforderungen des industriellen Einsatzes solcher Lösungen zugeschnitten ist. Das System wurde an einer komplexen industriellen Formulierungsanlage der Bayer AG demonstriert.

Nähere Informationen finden Sie in der Workshopankündigung.

Melden Sie sich bitte hier für den Workshop an - die Teilnahme ist gratis!

Mit Digitalen Zwillingen von INOSIM entwickeln die OptiProd.NRW-Projektpartner eine neue Methodik und Software-Tools, mit denen selbst für komplexeste Anlagen hochwertige Produktionspläne per Knopfdruck generiert werden können. Und diese Zeitpläne funktionieren einfach – kostspielige, fehleranfällige und zeitraubende manuelle Modifikationen entfallen.

Fünftes Konsortiumstreffen des Projekts OptiProd.NRW

Am 27. August 2021 hielten die Partner im Projekt OptiProd.NRW ihr fünftes Konsortiumstreffen per Online-Konferenz ab, um die Fortschritte seit dem Frühjahr zu diskutieren, neue Ideen auszutauschen und die nächsten Schritte zur Ausreifung, Validierung und industriellen Anwendung des Tools OptiProd.NRW für die optimale Produktionsplanung mit detaillierten INOSIM-Simulationsmodellen zu planen.

Das Softwaresystem und die Optimierungsmethodik wurden in den letzten Monaten erheblich erweitert und weiter ausgereift. Dafür hat der Projektpartner Bayer ein detailliertes INOSIM-Simulationsmodell einer komplexen industriellen Rezepturanlage aufgebaut, das auch die dazugehörigen Logistikprozesse beinhaltet (implementiert in der neuen Stückgutbibliothek von INOSIM). Das Modell wird derzeit in einer realen industriellen Umgebung validiert, und wir planen, innerhalb der nächsten Monate mit dem Test und der Demonstration des Systems im industriellen Maßstab zu beginnen.

In der ersten Projekthälfte stand die methodische und prototypische Entwicklung des neuen Softwaresystems OptiProd.NRW im Vordergrund. Neben dem Test im industriellen Maßstab und der Softwareentwicklung entwickeln wir ein Handbuch, eine Toolbox und Leitlinien, mit denen wir den OptiProd.NRW-Ansatz schnell und effizient anwenden können, um komplexe Herausforderungen bei der Produktionsplanung für unsere Kunden schnell und effizient zu lösen und so einen signifikanten Mehrwert für ihre Abläufe zu schaffen.

Möchten Sie mehr über dieses Projekt erfahren? Sie suchen ein KMU als Partner in Ihrem Forschungsprojekt? Bitte kontaktieren Sie uns.

Mit Digitalen Zwillingen von INOSIM entwickelt das OptiProd.NRW-Projekt eine neue Methodik und Software-Tools für die Produktionsplanung. So lassen sich auch für die komplexesten Anlagen hochwertige Produktionspläne per Knopfdruck generieren. Und diese Pläne werden direkt einsetzbar sein – kostspielige, fehleranfällige und zeitaufwändige manuelle Modifikationen sind nicht mehr nötig.

Diesem ambitionierten Ziel ist das Projekt-Konsortium im ersten Jahr mit großen Schritten nähergekommen: Es wurde ein vollständiger Prototyp des neuen Softwaresystems erstellt. Das System basiert auf einer innovativen optimalen Planungsmethodik, die von führenden Forschenden der TU Dortmund mit Unterstützung der Firma Bayer und des innovativen KMUs INOSIM entwickelt wurde.

Auf der Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO’21) vom 10. bis 14. Juli 2021 präsentieren die Projektpartner diese neue Methodik und erste vielversprechende Anwendungsergebnisse einem Fachpublikum aus Industrie und Wissenschaft. Der Vortrag trägt den Titel Simulation-based Scheduling of a Large-scale Industrial Formulation Plant Using a Heuristics-assisted Genetic Algorithm. Er wurde von Christian Klanke (TU Dortmund), Dominik Bleidorn (INOSIM), Christian Koslowski (INOSIM), Dr. Christian Sonntag (INOSIM) und Prof. Dr. Sebastian Engell (TU Dortmund) erstellt. Ein ausführlicher wissenschaftlicher Beitrag zu diesem Vortrag wird im Tagungsband veröffentlicht.

Haben Sie Fragen oder wünschen Sie weitere Informationen zu OptiProd.NRW oder zu unseren anderen Forschungsaktivitäten? Wir freuen uns, Sie im Rahmen von GECCO´21 oder per Direktkontakt begrüßen zu dürfen.

Egal wie gut Ihre Produktionsanlagen ausgelegt sind – wenn Ihre Produktionspläne nicht erstklassig sind, verlieren Sie viel Zeit und Geld. Mit digitalen Zwillingen von INOSIM entwickelt das OptiProd.NRW-Projekt eine neue Methodologie und Software-Tools, mit denen selbst für komplexeste Anlagen auf Knopfdruck hochwertige Produktionspläne erstellt werden können. Und diese Zeitpläne werden einfach funktionieren – kostspielige, fehleranfällige und zeitraubende manuelle Anpassungen sind nicht notwendig.

Im ersten Projektjahr hat das Konsortium große Fortschritte in Richtung dieses ambitionierten Ziels gemacht. Die Partner TU Dortmund und INOSIM haben einen vollständigen Prototyp des neuen Softwaresystems für die optimale Produktionsplanung gebaut. Das System basiert auf einem neuen Optimierungsansatz, der einen maßgeschneiderten evolutionären Algorithmus mit zielgenauen Heuristiken kombiniert, die in der Lage sind, die erfolgversprechendsten Lösungsvorschläge zu identifizieren und den Suchraum intelligent zu verkleinern, sodass selbst für die komplexesten Anlagen in angemessener Zeit qualitativ hochwertige Zeitpläne gefunden werden können. Und dieser Algorithmus unterstützt nun auch die Kampagnenplanung – er ist in der Lage, automatisch zu ermitteln, wie Sie Ihre Produktnachfrage am besten in Produktionschargen aufteilen, damit Ihre Ziele und Vorgaben immer erfüllt werden.

Das Softwaresystem enthält eine massiv-parallele Simulations-Engine für INOSIM-Modelle – eine Grundvoraussetzung für die effiziente Berechnung optimaler Produktionspläne. Die Engine verteilt Simulationsanforderungen automatisch auf eine große Anzahl von INOSIM-Instanzen und gibt die Ergebnisse an den Optimierer zurück. Die Engine läuft derzeit auf Hochleistungsservern der TU Dortmund und bei INOSIM. Aktuell erreichen wir eine 20-fache Leistungssteigerung des Optimierers im Vergleich zur Einzelinstanz-Simulation. Und wir arbeiten daran, die Performance in Zukunft noch weiter zu verbessern.

Ein zentrales Ziel des Projekts besteht darin, die Leistungsfähigkeit der neuen Methodologie und des neuen Softwaresystems an echten industriellen Anwendungsfällen zu demonstrieren. Wir stehen kurz vor der Fertigstellung des detaillierten INOSIM-Simulationsmodells einer komplexen industriellen Formulieranlage des Partners Bayer, das auch die dazugehörigen Logistikprozesse (implementiert in der neuen INOSIM-Stückgutbibliothek) enthält. Das Modell stellt die Anlage so realistisch dar, dass wir davon ausgehen, dass die generierten Zeitpläne direkt auf die reale Anlage anwendbar sind. Darüber hinaus haben unsere Masterstudenten Robin Ehrhardt und Engelbert Pasieka Simulationsmodelle anderer komplexer, akademischer Anwendungsfälle erstellt, die es uns erlauben, das neue Tool auf eine Vielzahl unterschiedlicher Planungsaufgaben hin zu testen, die in der industriellen Praxis regelmäßig auftreten.

Motiviert von den zügigen Fortschritten im ersten Projektjahr, freuen sich alle Projektpartner auf die Fortsetzung ihrer Arbeit in den kommenden Monaten und Jahren. Wir gehen davon aus, dass wir das neue System in naher Zukunft an einem vollständigen industriellen Anwendungsfall demonstrieren können, und arbeiten intensiv daran, in der verbleibenden Projektzeit die prototypischen Implementierungen der Methodologie und des Softwaretools zu einer ausgereiften Lösung für die optimale Produktionsplanung zu verallgemeinern.

Am 16.06.2020 traf sich das Konsortium des OptiProd.NRW-Projekts per Online-Konferenz, um die Fortschritte der ersten 6 Projektmonate zu besprechen, Ideen auszutauschen und die nächsten Schritte auf dem Weg zu einem effizienten Werkzeug für die optimale Produktionsplanung auf der Basis von INOSIM-Modellen zu planen.

Durch den großen Enthusiasmus des Konsortiums in den ersten 6 Monaten wurden wichtige Meilensteine erreicht – in einigen Bereichen liegt der Projektfortschritt gar vor den Planungen. So hat Partner Bayer, unterstützt von den anderen Projektpartnern, die Definition und Dokumentation der zentralen Fallstudie, eines industriellen Formulierungsprozesses, abgeschlossen, die für die Validierung und Demonstration des entwickelten Softwaresystems dienen wird und die industrielle Relevanz der Projektarbeiten sicherstellen wird.

Partner TUDO hat einen ersten Prototypen für die metaheuristische Optimierung mit unterlagerter systematischer Einbindung von Produktionsplanungsheuristiken entwickelt und an einfachen Fallstudien erste Erfolge demonstriert.  Neben den erfahrenen Forschern von Partner TUDO leistet hier auch der Masterstudent Robin Ehrhardt wichtige Beiträge. Er entwickelt in seiner Masterarbeit einen neuen Ansatz für die effiziente Produktionsplanung mit INOSIM-Modellen für eine rohrlose Anlage im Praktikumsmaßstab, die Partner TUDO schon seit Langem als Plattform für die Validierung und Demonstration in der Produktionsplanungsforschung nutzt. 

Im Bereich der Softwareentwicklung wurde die INOSIM-Software um eine Schnittstelle für externe Softwarekomponenten erweitert, die es dem Projektkonsortium ermöglicht, die Prototypen der Optimierungskomponenten sowie der heuristischen Produktionsplanungssystematik effizient in die INOSIM-Software einzubinden. Zudem ist eine Softwarekomponente in Entwicklung, die parallelisierte Simulationsläufe direkt in der INOSIM-Software ermöglicht – eine wichtige Voraussetzung für die effiziente Berechnung von Produktionsplänen für realistische Fallstudien hoher Komplexität.

Die Projektpartner freuen sich darauf, die Projektarbeiten auch in den nächsten 6 Monaten mit großem Einsatz fortzuführen. In den nächsten Monaten werden die Partner detaillierte Simulationsmodelle der industriellen Fallstudie erstellen und die Methoden und Softwarekomponenten des Produktionsplanungssystems in einen ersten umfassenden Prototyp entwickeln, der gegen Jahresende an einer vereinfachten Version der industriellen Fallstudie demonstriert werden soll.

Dortmunds Technologiepark war am 24.01.2020 der Schauplatz des Kickoff-Meetings zum Forschungsprojekt Optiprod.NRW, das von INOSIM koordiniert wird. Unsere Mitarbeiter Dr. Christian Sonntag, Christian Koslowski und Tobias Storck begrüßten dort die weiteren Projektbeteiligten der TU Dortmund, der Bayer AG, des Projektträgers Jülich, der Evonik Technology & lnfrastructure GmbH sowie des ARIC e. V. Hamburg.

Neben Fragen zur Förderung und Organisation des Projekts wurden beim Kick-Off-Treffen auch inhaltliche Weichenstellungen zu den geplanten Forschungsarbeiten vorgenommen. Dabei unterstrichen die beteiligten Industriepartner die große wirtschaftliche Bedeutung des Projekts: Die momentan übliche manuelle Feinplanung hat meist nur kurze Gültigkeit und muss laufend überarbeitet werden. Es liegt daher ein großes Potenzial darin, die Produktionsplanung mit Software zu unterstützen.

Im OptiProd.NRW-Projekt entwickeln die beteiligten Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft ein neues Softwaresystem, das mit modernsten Methoden der mathematischen Optimierung automatisch optimale Produktionspläne berechnen kann. Detaillierte INOSIM Modelle der Produktionsanlage sorgen dafür, dass diese Pläne direkt ohne manuelle Anpassungen in der Produktion nutzbar sind, was viel Zeit und Kosten spart.

INOSIM trägt Simulationsmodelle und ein Software-Framework für die systematische Integration von Methoden für die Produktionsplanoptimierung mit diesem Modellen bei. Für das Projekt werden zudem neue Features der Simulationssoftware von INOSIM entwickelt, die  die parallelisierte Ausführung von INOSIM-Simulationen ermöglichen werden, sowohl auf leistungsstarken Servern als auch in der Cloud. Die parallelisierte Simulation wird neben der mathematische Optimierung mit INOSIM Modellen auch die statistische Analyse beschleunigen. Die Bayer AG stelllt für OptiProd.NRW eine anspruchsvolle industrielle Fallstudie zur Verfügung, und die TU Dortmund ist verantwortlich für die Entwicklung des Optimierungsansatzes. Evonik wird das Projekt aus Endnutzersicht unterstützen, und ARIC unterstützt das Konsortium  beim Innnovationsmanagement und dem Wissentransfer.

Prof. Dr. Andreas Pinkwart, Minister für Wirtschaft, Innovation, Di­gi­ta­li­sie­rung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen, übergab am Mittwoch, dem 8. Januar 2020, Förderbescheide an elf Projekte, die im Rahmen des Leit­markt­wett­be­werbs IKT.NRW gefördert werden. Die Projekte wurden durch ein Gremium aus Bran­chen­ex­per­tin­nen und -experten aus insgesamt 44 Anträgen ausgewählt. Zu den Vorhaben gehört auch das OptiProd.NRW-Projekt, das die INOSIM Software GmbH unter der Leitung von Dr. Christian Sonntag zusammen mit dem Lehrstuhl für Systemdynamik und Prozessführung (DYN) der Fakultät Bio- und Chemie­ingenieur­wesen der TU Dort­mund unter der Leitung von Prof. Sebastian Engell und der Bayer AG Leverkusen, durchführt.

Im Bild v. r. n. l.: Minister Prof. Dr. Pinkwart, Dr. Christian Sonntag (INOSIM Software GmbH), Dr. Manuel Remelhe (Bayer AG) und Prof. Dr. Sebastian Engell (TU Dort­mund) bei der Übergabe des Förderbescheids.

Bild: © MWIDE NRW / M. Hermenau