Forschung

Cyberphysische Systeme – investieren oder sein lassen?

| Autor: Bernd Maienschein

Forscher vom Fraunhofer-IPA und vom IPRI haben Kosten und Nutzen von FTF und anderen cyberphysischen Systemen in einer Profitabilitätsbewertung einander gegenübergestellt.
Forscher vom Fraunhofer-IPA und vom IPRI haben Kosten und Nutzen von FTF und anderen cyberphysischen Systemen in einer Profitabilitätsbewertung einander gegenübergestellt. (Bild: Rainer Bez)

In volatilen Zeiten muss jede Investition genau überlegt sein. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und vom International Performance Research Institute (IPRI) wollen Logistikern helfen: Sie haben Kosten und Nutzen cyberphysischer Systeme anhand ihrer Profitabilität einander gegenübergestellt.

Investitionsentscheidungen werden selten aus dem Bauch heraus getroffen, sondern sind in der Regel von langer Hand vorbereitet und lassen sich fundiert untermauern. Bei neuen Technologien, vor allem dann, wenn es kaum Vergleichswerte gibt, tut man sich da schon viel schwerer. So zum Beispiel bei der Performance-Quantifizierung cyberphysischer Systeme (CPS) in der Intralogistik. Wenn also etwa Roboter anstelle von Menschen im Lager kommissionieren und fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) oder gar fahrerlose Transportsysteme (FTS) anstelle des Staplerfahrers die Ware verladen. Das kann, muss aber nicht die Flexibilität im Unternehmen erhöhen.

Grundsätzlich sind solche CPS mit Enterprise-Resource-Planning-(ERP-)Systemen der Unternehmen verknüpft und melden in der Regel in Echtzeit, wenn ein Lagerbestand zur Neige zu gehen droht– dann kann das ERP-System umgehend Nachschub ordern. Bisher lässt sich das aber nur schwer in Zahlen fassen. „Wer ein fahrerloses Transportsystem anschaffen möchte, hat es schwer, Kosten und Nutzen zuverlässig zu beurteilen“, sagt Martina Schiffer von der Abteilung Fabrikplanung und Produktionsmanagement am Fraunhofer-IPA. Das liege insbesondere daran, dass jeder CPS-Anwender auf seine eigene IT-Infrastruktur baue. Die Technologien an das bestehende ERP- oder Manufacturing-Execution-(ME-)System anzubinden, könne unter Umständen einen großen Aufwand bedeuten. „Wahrscheinlich müssen sogar die bestehenden Prozesse angepasst werden, weil sie bisher nicht auf die Anwendung dieser neuen Technologien zugeschnitten waren“, sagt Schiffer.

Auf Erfahrungswerte zurückgreifen könne dabei kaum ein Unternehmen, denn erstens seien CPS-Technologien neu und noch nicht flächendeckend im Einsatz und zweitens sei jedes Unternehmen anders strukturiert und organisiert. Philip Autenrieth, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IPRI in Stuttgart, merkt an, dass gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) große Probleme hätten, die Investitionskosten in cyberphysische Systemtechnologien abzuschätzen.

Risiko eines Fehlkaufs minimieren

Um diesen Unternehmen zumindest eine grobe Orientierungsmöglichkeit zu geben, haben Autenrieth, Schiffer und weitere Kollegen jetzt eine spezielle Methode entwickelt: Sie stellt die zu erwartenden Leistungssteigerungen einer solchen CPS-Technologie den anfallenden Kosten in einer Wirtschaftlichkeitsberechnung gegenüber. Grundlage ist eine Typologisierung aller gängigen CPS-Technologien, die bestimmten intralogistischen Prozessen zugeordnet sind. So lasse sich schnell ermitteln, welche Produkte überhaupt für den jeweiligen Anwendungsfall in Frage kämen. Fehlkäufe würden unwahrscheinlicher. Ist die Wahl getroffen, macht eine auf Visual Basic for Applications (VBA) basierende Excel-Anwendung qualitative Aussagen zu deren Nutzen: „Ein Sensorarmband beim Kommissionieren hat einen hohen Einfluss auf die Datenqualität.“ Oder: „Ein fahrerloses Transportsystem hat einen mittleren Einfluss auf die Durchlaufzeit.“

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Wer tiefer einsteigen will, kann sich mit dem System die bisherigen und die künftigen Kosten mit oder ohne den Einsatz von cyberphysischen Systemen anzeigen lassen. So lässt sich, auch anhand mehrerer Angebote, relativ leicht herausfinden, ab welcher Nutzungsdauer sich die im ersten Moment vielleicht teuer erscheinende Anschaffung rentiert. ■

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