Der Synergetische Fabrikplanungsprozess

In der klassischen Fabrikplanung werden ausgehend von einer Aufgabenstellung und Zielsetzung üblicherweise zunächst die Arbeitsprozesse und Einrichtungen sowie das Layout geplant. Danach wird ein Architekt beauftragt, eine meist möglichst preiswerte Hülle mit der notwendigen technischen Gebäudeausrüstung zu entwerfen. Die Prozesse und Produktionsanlagen mit ihren Material-, Informations- und Personenflüssen stehen jedoch in enger Wechselbeziehung zur Haustechnik (Energie und Medien, Be- und Entlüftung usw.), die wiederum Bestandteil der Gebäudearchitektur ist. Die aufgrund des konventionellen Planungsansatzes üblicherweise entstehenden Insellösungen für den Standort, die Gebäude, die Haustechnik und die Prozesse führen zu dem in Bild 1 gezeigten sogen. Meer der Schnittstellen [Rei01]. Diese Praxis führt während der Planung nicht nur zu Termin- und Budgetüberschreitungen. Sie erzeugt auch unzureichende Planungsergebnisse, die in Funktions- und Qualitätsmängeln, mangelnder Performance des Gebäudes und unzureichender Wandlungsfähigkeit in der Betriebsphase offenbar werden.

Die geschilderte Situation wirft auch die Frage nach der Methodik der bisherigen Raumplanung auf. Ein kritischer Blick auf die übliche Bauwerksplanung offenbart gerade im Vergleich zur "digitalen" Arbeitsweise fortschrittlicher Industrien gravierende Unterschiede und führt zur angesprochenen separierten Definition der Teilprojekte. Die Planung von Standort, Gebäuden, Haustechnik und Prozessen erfolgt überdies jeweils sequentiell gegenüber einem simultaneous engineering, wie er für die Produktentwicklung in der Stückgüterindustrie seit langem üblich ist.
Diese kurze Charakterisierung der Planungsansätze klassischer Fabrik- und Bauplanungen zeigt, dass weiter gedacht werden muss. Die von den Autoren im Laufe eines Jahrzehnts entwickelte Synergetische Fabrikplanung beginnt daher schon bei der Zielplanung mit einer gemeinsamen Prozess- und Raumsicht, die sich über die Planungsphasen bis zur Inbetriebnahme fortsetzt [Wie96], [Wie97], [Wie02], [Nyh04], [Rei04], [Rei07]. Generell wird unter Synergie das Zusammenführen verschiedener Kräfte, Faktoren und Organe zu einer abgestimmten Gesamtleistung verstanden. Bild 2 verdeutlicht den Grundgedanken einer hierauf basierenden Fabrikplanung.

Jeder Partner entwickelt zunächst aus seiner Prozess- bzw. Raumsicht eine Vision und entwickelt danach die fachspezifischen Detailanforderungen in Stufen zunehmender Genauigkeit. Aus Prozesssicht stehen die klassischen Forderungen nach hoher Produktivität und Qualität, kurzer Durchlaufzeit und ergonomischer Gestaltung sowie als relativ neue Forderung die Wandlungsfähigkeit im Vordergrund. Letztere wirkt sich unmittelbar auf die Raumsicht aus und betrifft die Gebäudestruktur und ihre haustechnischen Einrichtungen. Weiterhin treten Forderungen auf, die aus den Wechselwirkungen der Fabrik mit einer zunehmend vernetzten Umwelt resultieren. Hierzu zählen die Lebenszyklusbetrachtung der Produkte und Einrichtungen sowie die Einbindung der Produktionsprozesse in Lieferketten und Produktionsnetze. Die ergonomische und ökologische Gestaltung ist das zweite wesentliche Bindeglied zwischen Prozess- und Raumsicht.
Die Raumsicht beginnt nach der Entwicklung einer Vision mit den eher harten Fakten wie Gebäudetechnologie und Energieverbrauch. Ökologische Überlegungen spielen sowohl beim Bau bezüglich des Energieverbrauchs, der verwendeten Werkstoffe als auch bei Prozessen eine Rolle, wenn es z.B. um gefährliche Zusatzstoffe und Abfälle geht. Die weichen Faktoren betreffen hier die Frage der einfachen personalen Kommunikation sowie das identitätsstiftende innere und äußere Erscheinungsbild.
Alle Forderungen münden in einen synergetischen Ansatz, bei dem die Zielprojektionen zu einer von allen Planungsteammitgliedern getragenen Lösung verschmelzen. Dabei geht es nicht nur um rechenbare Fakten, sondern auch um emotionale Zu-stimmung. Entscheidend für die Nachhaltigkeit der gefundenen Konzeption ist die von ihr dauerhaft ausgehende Faszination.
Die neue Qualität einer so definierten kooperativen Planung aus Prozess- und Raumsicht liegt in einer möglichst frühzeitig begonnenen Zusammenführung der räumlich durchgebildeten Teilprojekte Standort, Gebäude Haustechnik und Prozess. Die Stellgrößen sind hierbei Material, Information und Kommunikation, Kapital und Personen, die in einem offenen System ständig in Bewegung sind.

Grundsätzlich wird dabei eine dreidimensionale Abbildung aller Objekte angestrebt, die eine datentechnisch unterstützte Interaktion der Planungspartner ermöglicht. Die integrale Arbeitsweise verfeinert hierbei die 3D-Struktur sowie die attributiven Planungsdaten der Teilobjekte laufend vom Groben (Annahmen) zum Feinen (Festlegungen) und evaluiert Entscheidungswege anhand übergreifender Variantendiskussionen. Die spezifischen Zielprogramme der Teilprojekte im Hinblick auf die angestrebten Leistungsmerkmale Wandlungsfähigkeit und Investitionskosten können dabei mittels Pflichtenheft klar konturiert, in räumliche Modelle übersetzt und die Auswirkungen im Gesamtprojekt geprüft werden. Ein durchgängiges 3D-Datenmodell nutzt dabei die Potentiale gegenwärtiger CAD-CAM-Datenbanktechniken zugunsten einer übergreifenden Projektoptimierung und zyklischen 3D-Qualitätssicherung. Auf Grundlage der räumlichen Optimierung dieses synergetischen Fabrikmodells sind darüber hinaus Kollisionsprüfungen und eine mitlaufende Qualitätskontrolle für alle Gewerke möglich. Insbesondere Kosten, Zeit und Qualität beeinträchtigende Konfliktpunkte zwischen Standort, Gebäude, Haustechnik und Nutzung/Prozess werden frühzeitig erkannt und nicht erst "auf der Baustelle" oder während des späteren Betriebs beseitigt. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Aspekt der 3D-Modellierung ist die hohe unmittelbare Anschaulichkeit der Planungsergebnisse für alle Beteiligten.
Der Ansatz darf sich aber nicht nur auf die Planungsphase beschränken, sondern muss in Zukunft den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes umfassen, Bild 4. Dabei wird ein integriertes Facility Management Datenmodell (in Zukunft auf dem BIM-Standard basierend) folgende Möglichkeiten eröffnen.

Eine bewährte Methode des ganzheitlichen Programming harter und weicher Faktoren der Industrieplanung ist das "GENEeringTM der Synergetischen Fabrikplanung. Stand der Forschung und Praxisbeispiele. Der Begriff ist eine sprachliche Kreuzung zwischen "Gene" und "Engineering". Die Methode befasst sich aus Sicht der Objektplanung mit der Entwicklung eines sog. DNA-Codes. Dieser legt die Struktur bildenden Parameter im zukünftigen Lebenszyklus der Fabrik und damit die sogen. Leistungsform eines Objektes unter dem Motto "form follows performance" fest. Bild 5 verdeutlicht diese insgesamt 8 Faktoren, die in der weiteren Methodik durch ausdrucksstarke Bilder aus diesen Bereichen visualisiert werden. Sie haben in einem ersten Durchlauf nicht unmittelbar etwas mit Fabrikbauten zu tun, um neue Assoziationen der Workshopteilnehmer auszulösen. In einem zweiten Durchlauf werden die Faktoren in gleicher Weise, diesmal an Beispielen des Fabrikbaus orientiert, durchgespielt.

Dazu wird jeder einzelne Faktor noch einmal in drei Unterbegriffe zerlegt und aus interner und externer Unternehmenssicht beleuchtet. Bild 5 zeigt die Ergebnisse der entsprechenden Detaildiskussion für den Faktor Kommunikation aus einem Projekt [Rei01]. Jeder Unterbegriff erhält dabei eine Bedeutung zugewiesen, deren Wert zwischen 1 (unbedeutend) und 10 (sehr große Bedeutung) liegen kann. In diesem Beispiel erhielten Modularität und Flexibilität einen hohen Punktwert, während die Mobilität kaum Bedeutung hatte.

Der arithmetische Mittelwert fließt dann in ein Gesamtbild des DNA-Codes dieses Objektes ein, den Bild 6 zeigt. Dabei findet eine Einteilung in harte und weiche Bewertungsfelder statt. Im letzten Schritt erfolgt eine Zuordnung dieser gewünschten Ausprägung des Gesamtobjektes zu den betroffenen Gestaltungsfeldern, wie im rechten Bildteil angedeutet. In diesem Fall ist eine starke Dominanz der weichen Faktoren beim Standort, den Gebäuden und der Organisation zu erkennen.

Die Ergebnisse werden abschließend in Leitlinien für die Objektgestaltung transformiert, die z.B. so aussehen können:

• Wandlungsfähigkeit durch Mobilität, Modularität, Mitarbeiterqualifikation und Ar-beitszeitmodell erhöhen.
• Neue Technologien für Bauwerk, Brandschutz, Wärmerückgewinnung nutzen.
• Effizienz durch Grenzwertüberlegungen (minimale Durchlaufzeit, minimale Be-stände usw.) steigern.
• Ökologie durch Ersatzflächen sichern, lokale Regenwasserversickerung beach-ten.
• Ästhetik durch Ordnung, Farbkonzept und Medienführung schaffen.
• Kommunikation durch fertigungsnahe Supportfunktionen wie Arbeitsvorbereitung, Auftragsabwicklung usw. fördern.
• Identität durch Exponate, Individualität, Tradition und Mythos in einem Foyer stif-ten.

Durch die anschließende gemeinsame Diskussion der Zielbegriffe aus produktionstechnischer und objektbezogener Sicht entstehen oft sehr originelle Ideen, die besonders in der Strukturplanung der Produktion und Gebäude lösungsprägend sind.
aneinander zu setzen und eine weitgehend geschlossene Außenkontur zu erreichen.