BioFacLay - BF: Biologisch inspirierter Fabriklayouts für optimalen Materialfluss

Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin neue effiziente Ansätze für Fabriklayout und Materialflussplanung mithilfe der Bionik zu entdecken. Dieser Antrag zielt darauf ab unsere Vorstudie betreffend neuartigen, biologisch inspirierten Ansätzen weiterzuführen um betriebliche Ressourcen, wie zum Beispiel Maschinen, Arbeitsplätze und Abteilungen, innerhalb eines Fabriklayouts zuzuordnen. Dabei handelt es sich um Grundlagenforschung, da die industrielle Machbarkeit derzeit nicht möglich ist. Unsere grundlegende Idee hinter diesem Antrag ist weitere potentiell vorteilhafte Naturprinzipien für die Logistik (insbesondere Layout-Planung) zu erforschen. Dies ist wissenschaftlich relevant, denn obwohl die biologischen Prinzipien in vielen verschiedenen Bereichen der Wissenschaft untersucht werden, unsere Vorstudie gezeigt hat, dass sich sehr wenige Publikationen mit dem Zusammenhang von Logistik und Bionik beschäftigen. Eine Hauptaufgabe bei der Fabriklayout-Planung ist die Zuordnung von betrieblichen Ressourcen. Das Ziel dabei ist, dass man n Ressourcen und n Standorte, unter Berücksichtigung von Materialfluss und Distanz so anordnet, dass der Gesamtaufwand minimiert wird. Auch die belebten Systeme in der Natur sind mit solchen logistischen Problemen konfrontiert. Diese Systeme können sich an kurz- oder längerfristige Änderungen anpassen. So haben wir zum Beispiel die Struktur und den Wachstumsprozess der Perlboote-Schale (Nautilus macromphalus) in unseren Vorstudien untersucht und haben herausgefunden, dass die biologischen Prinzipien und Strukturen uns helfen um die Zuordnungen von betrieblichen Ressourcen innerhalb einer Fabrik zu verbessern. Weiters haben wir den Input-Output-Prozess in der Natur untersucht, speziell die Spinnnetzkonstruktion der echten Radnetzspinne (Araneidae) um Muster für die Anordnung von Fabriken nachzuahmen. Außerdem wurde auch das Jagdverhalten dieser Spinnenart untersucht und imitiert. In unserer Vorstudie betreffend potentieller biologisch inspirierter Ansätze, sammelten wir im ersten Schritt Materialflussdaten von drei österreichischen Fabriken, die uns als Referenz dienten. Im zweiten Schritt haben wir herkömmliche logistische Ansätze für die Fabrikplanung aus der Theorie angewandt. Als drittes kamen dann die Ansätze der Perlboote-Schale und der Radnetzspinne zur Anwendung. Nach Untersuchung und Vergleich verschiedener Varianten haben wir herausgefunden, dass die biologisch inspirierten Ansätze fähig waren mit herkömmlichen Ansätzen mitzuhalten. Und in einer Fabrik konnte sogar die beste herkömmliche Methode um 13,6%, bezugnehmend auf die Transportleistungsziffer, übertroffen werden. Dies betrifft jeweils Ideal-Layouts ohne praktische Restriktionen oder industrielle Anwendbarkeit. Dieses Projekt wird es uns ermöglichen die ersten Einblicke aus der Vorstudie zu erweitern, mehr ins Detail zu gehen und damit eine größere Basis zu schaffen mithilfe von Experten aus den Bereichen Biologie, Bionik, Betriebswirtschaft und Ingenieurswesen. Wir forschen nach geeigneten Analogien innerhalb der Natur um diese gründlich in Bezug auf den biologischen Aufbau zu analysieren, um Vorteile zum einen für Fabriklayout- und Materialflussplanung und zum anderen für ähnliche Zuordnungsprobleme in anderen Wissenschaftsdisziplinen zu erlangen.