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Industriebetriebslehre3. Teil: Produktionswirtschaft

WS 2013/2014

Prof. Dr. Silke Griemert

Sabine Gabriel

1. Einführung in die IBL2. Organisation

4. Materialwirtschaft

Prof. Dr. Silke Griemert

3. Fertigungswirtschaft5. Anlagenwirtschaft

Die Vorlesung und die Klausur werden zu 50% jeweils gestellt und bewertet.

Aufteilung der Vorlesung IBL

Inhalt3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft

3.2 Fertigungswirtschaft als Teil der Unternehmenspolitik

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich

3.4 Komponenten des Fertigungspotentials

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft3.1.1 Kennzeichnung des Fertigungsbegriffs

Fertigung (Produktion, Herstellung, Leistungserstellung)Kombination und Transformation von Einsatzgütern zum Zweck der Erstellung von Ausbringungsgütern. Dabei können die Einsatz- und Ausbringungsgüter sowohl materielle (Sach-) als auch immaterielle Güter (Dienstleistungen, Informationen) sein.

Input Throughput Output

Gütereinsatz Stelle(n) der Fertigung

Güterausbringung

Materie, Energie, Information Kombination, Transformation

Goods (M, E, I)Bads (M, E, I)

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft3.1.1 Kennzeichnung des Fertigungsbegriffs

Fertigung (Produktion, Herstellung, Leistungserstellung)Kombination und Transformation von Einsatzgütern zum Zweck der Erstellung von Ausbringungsgütern. Dabei können die Einsatz- und Ausbringungsgüter sowohl materielle (Sach-) als auch immaterielle Güter (Dienstleistungen, Informationen) sein.

Input Throughput Output

Gütereinsatz Stelle(n) der Fertigung

Güterausbringung

Materie, Energie, Information Kombination, Transformation

Goods (M, E, I)Bads (M, E, I)

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft 3.1.2 Kennzeichnung von Fertigungsprozessen

Kennzeichnung nach Fertigungsverfahren

Zahl der Fertigungsstufen Einstufig, mehrstufig

Vergenz Glatt (durchgängig), konvergierend, divergierend, umgruppierend

Angewandte Technik Chemisch, biologisch, physikalisch

Kontinuität des Fertigungsablaufs Kontinuierlich, diskontinuierlich

Mechanisierungsgrad Manuell, mechanisiert

Technische Verbundenheit Unverbunden, alternativ, gekuppelt

Kennzeichnung nach Einsatzgütern

Körperlichkeit Materiell Immateriell

Substituierbarkeit Limitational Substitutional

Herkunft Originär Derivativ

Verbrauchsart Gebrauchsgüter Verbrauchsgüter

Produktbezug Roh-, Hilfs- Betriebsstoffe

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft3.1.2 Kennzeichnung von Fertigungsprozessen

Kennzeichnung nach AusbringungsgüternKörperlichkeit Materiell, immateriell

Bestandteile Einteilige, mehrteilige

Marktbezug Absatz, Wiedereinsatzgüter

Grad der Übereinstimmung Massenfertigung : Homogene Produkte, in großen Mengen hergestellt

Sortenfertigung : Gleiche Gütergattung, Übereinstimmung in wesentlichen Eigenschaften,Unterschiede in Dimension oder QualitätChargenfertigung: technologisch bedingte Einmaligkeit der Fertigungsbedingungen.

Serienfertigung: Von mehreren Produkten mit keiner oder nur geringer Übereinstimmung wird jeweils eine bestimmte Anzahl (Serie) auf einmal gefertigtEinzelfertigung : Von jeder Produktart nur ein Produkt

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft3.1.2 Kennzeichnung von Fertigungsprozessen

Kennzeichnung nach Organisationstypen

Organisation der Fertigung Werkstattfertigung: Verrichtungsorientierung als vorherrschendes Organisationsmerkmal.

Fließfertigung: Objektorientierung als vorherrschendes Organisationsmerkmal.

Inselfertigung: Kombination von Fließ- und Werkstattfertigung.

Baustellenfertigung: Örtliche Verwendung als vorherrschendes Organisationsmerkmal.

3.1 Komponenten industrieller Fertigungswirtschaft3.1.3 Erfassung der Einsatzgüter

Mengenmäßige Messung der Einsatzgüter1. Verbrauchsgüter (Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe)• Einsatzgüter nach Art und Menge: i.d.R. keine Probleme

2. Gebrauchsgüter (Potentialgüter)• Einsatzgut ist nicht das Betriebsmittel, sondern die Betriebsmittelleistung• Verbrauch kann i.d.R. nicht direkt festgestellt werden.

3. Mitarbeiter• Einsatzgut nicht der Mensch, sondern menschliche Arbeitsleistung• Einsatzmessung der körperlichen menschlichen Leistungen durchführbar• Einsatzmenge, Qualität und Quantität geistiger Leistung kann i.d.R. nicht gemessen

werden.

4. Information als Rohstoff geistiger Leistung• pragmatische Schicht• semantische Schicht• syntaktische Schicht

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich3.3.1 Industrielle Produktionsfunktionen

ProduktionstheorieUntersucht die Beziehung von Faktorertrag (x) und Faktoreinsatz (r)

x = f (r1, r2, …rn)ProduktionsfunktionVerdeutlicht, zu welchen Änderungen des Ertrags es kommt, wenn die Einsatzmenge derElementarfaktoren variiert wird.

Die Variierbarkeit des Faktoreinsatzes ist abhängig von den technischen Gegebenheiten.

Substitutionalität: verschiedene Kombinationen von Einsatzgütermengen möglich.Maschinenarbeit

Handarbeit

x = 3x=1, 2, 3 : Ertragsisoquanten mit unterschiedlichen Ausbringungsmengen

Substitutionalität am Beispiel der substituierbarkeit von Hand- durch Maschinenarbeit

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich3.3.1 Industrielle Produktionsfunktionen

Limitationalität: Kombinationsverhältnis technisch vorgegeben.

Sauerstoff

Wasserstoff

x = 2 m3

x = 3 m3

x = 1 m3

Limitationalität am Beispiel der Oxyhydrogen-Produktion

x=1, 2, 3 m3: Ertragsisoquanten mit unterschiedlichen Ausbringungsmengen

Leontief-Produktionsfunktion

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.2 Lernfunktionen

LernkurvenGesetzmäßige Beziehungen zwischen Arbeitsaufwand und Arbeitsertrag.Ergebnis empirischer Untersuchungen.

• Maßstäbe für den Arbeitsaufwand: Arbeitszeitbedarf, Kräfteverbrauch, Materialverbrauch• Maßstab für Arbeitsertrag: kumulierte Fertigung von Produktionseinheiten.

Bei einer der Verdoppelung des Arbeitsertrags kann eine gleichbleibende, nach Arbeitsartenverschiedene Abnahmerate des Arbeitsaufwands erreicht werden.

y= Aufwandseinheiten Stückkostenx= Produktionseinheita= Aufwand für die erste Einheit L= Lernrate bringt zum Ausdruck, auf welchen Prozentsatz der Arbeitsaufwand bei einer Verdoppelung des Arbeitsertrags sinkt.b= negative Konstante zwischen 0 und 1

Beispiel80 % - Lernkurve, für die Bearbeitung des ersten Stücks werden 500 Stunden benötigt. Die Lernkurve läuft bei 1200 Stück aus. Für die Herstellung des 1200sten Stücks werden nur noch 50 Stunden benötigt.

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.2 Lernfunktionen

q = 0,85

k0 = € 5,75 bei x0 = 15.000 St.

kt = ? Bei xt = 150.000 St.

Rechenansatz

a= - log 0,85 = 0,234log 2

kt = 5,75 (150.000) -0,234

15.000

kt = 5,75* 110 0,234

kt = 5,75 * 11,71

kt = 5,75 * 0,585

kt = 3,36

In einem Unternehmen werden in jeder Periode 10 Exemplare eines Produktes hergestellt.

Die Kosten je Exemplar betragen 100 GE.

Es handelt sich um eine 80% - Erfahrungskurve.

Wie entwickeln sich c.p. die Kosten für die Perioden 2-8?

Welche Gesetzmäßigkeit lässt sich erkennen?

80;70;64;…

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.2 Beispiel und Fallstudie zur Lernfunktionen

Rechenansatz für Periode 2

a= - log 0,80 = 0,322log 2

k2 = 100 (20) -0,322

k2 = 100* 12 0,322

k2 = 100 * 11,25

k2 = 100 * 0,8

k2 = 80

Periode

Anzahl OP

KumulierteAnzahl OP

Kosten

1 10 10 100

2 10 20 80

3 10 30 70

4 10 40 64

5 10 50 59,6

6 10 60 56,2

7 10 70 53,5

8 10 80 51.2

* 2- 20%

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.2 Lösung zur Lernfunktionen

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.4 Produkt-Lebenskurven (Lebenszyklen)

Basis für die langfristige Kapazitätsplanung sind Informationen über die künftig zu produzierenden Mengen. Aus der Produkt-Lebenskurve können die zu bestimmten Zeitpunkten erwarteten Absatzmengen abgeleitet werden.

Produktlebenszyklus setzt sich zusammen aus

1. Entstehungszyklus (Zeitabschnitt bis zur Produkteinführung)2. Marktzyklus mit den sechs Teilphasen (Einführung, Wachstum, Reifezeit, Sättigung,

Verfall und Absterben)

Durch die Wahl der Zeit als der einzigen unabhängigen Variablen lässt dieses heuristischeModell nur grobe Aussagen für die Planung der Produktionskapazitäten zu.

Aufbau einer Produktlebenskurve

3.3 Theoretische Aussagen zum Fertigungsbereich 3.3.4 Produkt-Lebenskurven (Lebenszyklen)

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms3.5.2 Strategische Programmplanung

3.5.2.1 Aufgaben der Strategischen Programmplanung

• Vorstellungen in sehr allgemeiner Form• globale Nachfrage nach Produkten, prinzipielle Angebotsanpassung - grobe

Abschätzung des möglichen Produktangebots (Produktspektrums) Schlüsse auf die erforderlichen Produktionstechniken und -potentiale

• Produktvorstellung, Technikvorstellung Beschaffungs- und Absatzmärkte Arbeitskraftmärkte Strategische Programmüberlegungen Existenzsicherung

• frühzeitige Erkennung der Richtung für das Fertigungsprogramm,• ertragsfähige Produktfelder aufspüren und Rahmen für spätere

Fertigungsprogramme festlegen. • Marktstrategien: Orientierungs- und Gestaltungsrahmen für die taktische und

operative Programmplanung• Entscheidungen über Diversifikation des Programms Horizontal Vertikal lateral

3.5.2.2 Methoden der Strategischen Programmplanung

Gap-Analyse

SWOT-Analyse

Interne Sicht

Externe Sicht

Strengths Weaknesses

Threats

Opportunities

Kano-Modell sehr zufrieden

völlig unzufrieden

völlig unzureichend vollständig

Zufriedenheitsgrad

Erfüllungsgrad

Begeisternde FaktorenLeistungsfaktoren

Basisfaktoren

3. Prozesse

3.1 TQM

3.1.2 TechnischeKomponenten

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms3.5.2 Strategische Programmplanung3.5.2.2 Methoden der Strategischen Programmplanung

Markt-attraktivität

RelativerMarktanteil

Fragezeichen Stars

Cash CowsArme Hunde

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms3.5.3 Taktische Programmplanung

3.5.3.1 Aufgaben der taktischen Programmplanung

• Anwendung auf die in der strategischen Planung festgelegten Produktfelder

• Konkretisierung der Produkte (Grundformen und Varianten) und Verfahren durch

Forschung, Entwicklung und Konstruktion

• Differenzierung der Produktqualitäten

• Festlegung der Programmtiefe für mehrteilige Produkte (welche Teile/Baugruppen

werden selbst gefertigt, welche fremdbezogen - make or buy)

• Festlegung der Qualität und Dimension der Fertigungskapazitäten

• Festlegung der qualitativen und quantitativen Anforderungen an die Mitarbeiter

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms 3.5.3 Taktische Programmplanung

3.5.3.2 Ideensuche

Formen der Ideensuche•Bedarfsanalyse•Konkurrenzanalyse •Verwendungsanalyse

Kreativitätstechniken in der Ideensuche•logisch-systematische Verfahren Morphologische Analyse Ursache-Wirkungs-Diagramm Relevanzbaum•intuitiv-kreative Verfahren Brainstorming Methode 6-3-5 Synektik

Problem

Inkubation

Erleuchtung

realisierbar?

3. Prozesse

3.1 TQM

3.1.3 SozialeKomponenten

Kreative Phase im engeren Sinne

3.5.3.2 Ideensuche

Kreativität in der Ideensuche

3.5.3.3 Forschung und Entwicklung (F&E)

F&E bedeutet Systematisierung und Organisation (Einbindung in das Unternehmen) der Suchprozesse nach neuen Ideen.

Kennzeichnung des Forschungsbegriffsnachprüfbares Suchen, Formulieren und Lösen von Grundproblemen nach wissenschaftlichen Methoden (eher langfristig).

Arten der Forschung•Grundlagenforschung •Zweckforschung•Parallelforschung•Gemeinschaftsforschung

Schutz von Forschungsergebnissen•Patent•Gebrauchsmuster•Geschmacksmuster•Marke

Forschungsrisiken und Forschungssynergien

Kennzeichnung des Entwicklungsbegriffs Überführen von Forschungsergebnissen zur Fabrikationsreife unter Beachtung wissenschaftlicher Erkenntnisse und vorhandener Techniken (eher mittel- bis kurzfristig).

Funktionsgliederung nach Innovationsgrad

Neuentwicklung

Weiterentwicklung

Erprobung

Entwicklungskosten: Wertansatz für Aktivierung selbsterstellter immaterieller Vermögenswerte

Prinzip des QFD

3. Prozesse

3.1 TQM

3.1.2 TechnischeKomponenten

3.5.3.4 Konstruktion

Konstruktion: Vorbereitung der Produkte auf die Fertigung (i.d.R. mittel- bzw. kurzfristiger Natur)

Ergebnis der Konstruktion• Konstruktionszeichnungen

• Konstruktionsstücklisten

Einflussgrößen der Konstruktion

•Dokumentation

•Standardisierung

•Toleranzen

•Fertigungsverfahren

Simultanous Engineering29

Zusammenhang zwischen Phasen der Fehlerverursachung und den Fehlerkosten. Aus: Tilo Pfeifer, Qualitätsmanagement, 4. Aufl., 2010.

Kreativitätsanspruch der Konstruktion

• Neukonstruktion

• Umkonstruktion

• Anpassungskonstruktion

Kaufmännische Varianten der Konstruktion

•Angebotskonstruktion

•Auftragskonstruktion

Abschließende Aufgaben der Konstruktion

•Betriebsmittelkonstruktion

•Erprobung

Ergebnisse der Konstruktion

1. technische Zeichnungen (keine direkte kaufmännische Bedeutung)2. Erzeugnisgliederungen

(Zerlegung eines Produktes bzw. Erzeugnisses klassifikatorisch in mehrere Ebenen bis zu seinen Einzelteilen)

Verwendung von Erzeugnisgliederungen:

• Auftragsabwicklung

• Angebotskalkulation

• konstruktiven Arbeiten (Gleichteilstrategie)

• Materialbedarfsplanung

• Grundlage für den Stücklistenaufbau

Stückliste als Ergebnis der Konstruktionist eine geordnete Zusammenstellung von Fertigungs-, Bezugs- und Normteilenmit Mengenangaben, Abmessungen und Güteangaben, die für die Fertigung einer Einheit eines Produkts benötigt werden.

Mengenstückliste: einfachste Form der Stückliste zählt in gereihter Form, aus welchen Einzelteilen sich ein Produkt zusammensetzt. Struktur fehlt.

Strukturstückliste : zeigt die Mengenstruktur.

Baukastenstückliste: Zusammenstellung von Einzelteilen bzw. Baugruppen niederer Ordnung, die in jeweils einer Baugruppe enthalten sind. Erzeugnisgesamtdarstellungfehlt.

Materialverwendungsnachweis: informiert darüber, in welche Produkte ein Teil bzw. eine Baugruppe eingeht.

Übung zur Stücklistenerstellung

Ein Erzeugnis A besitzt die nachstehende Fertigungsstruktur:

B 1 2 C

2 C 3 3 4 D 4

3 D 4 4 1 5 6

1 5 6Erstellen Sie:a) Alle notwendigen Baukastenstücklistenb) Die Strukturstücklistec) Die Mengenstückliste

3.5 Planung und Steuerung des Fertigungs- und Absatzprogramms3.5.4 Operative Programmplanung

• voll eingebettet in den Rahmen der strategischen und taktischen Programmplanung

• erfolgt für eine präzise abgegrenzte Planperiode (meist das Geschäftsjahr)

• legt fest, was in dieser Periode gefertigt wird nach Menge, Art, Qualität

• abgesetzte Menge = hergestellte Menge -> Absatz- und Fertigungsplan identisch.

Bei Auseinanderklaffen von Fertigungs- und Absatzplan:

• Lageraufträge, Ersatzteilaufträge, innerbetriebliche Aufträge, saisonale

Absatzschwankungen, Zukäufe von Handelswaren

• im weiteren wird von identischen Absatz- und Fertigungsprogrammplänen

ausgegangen (Programmplanung)

Festlegung des Fertigungsprogramms für eine Planperiode.

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses3.6.1 Grundlagen der Fertigungsvorbereitung

Fertigungsvorbereitung : umfasst alle planenden und steuernden Teilaufgaben für die Herstellung von Produkten mit dem Ziel einer optimalen Realisation aller Arbeitsprozesse (Definition in Anlehnung an den Ausschuss für wirtschaftliche Fertigung (AWF))

Aufgabenstellung ist aus dem Ideengut der wissenschaftlichen Betriebsführung hervorgegangen (Taylor) Funktionsmeisterprinzip

Ausführungsmeister•Vorrichtungsmeister: Bereitstellung von Vorrichtungen und Werkzeugen•Geschwindigkeitsmeister: Arbeitstempo, Vorschübe u.a.•Prüfmeister: Qualitäten, Genauigkeiten und Toleranzen•Instandhaltungsmeister: Pflege und Wartung von Maschinen

Meister des Arbeitsbüros•Meister für Arbeitsverteilung: tägliche Arbeitsanweisungen für die Ausführungsmeister•Unterweisungsmeister: unterrichtet Meister und Arbeiter über Einzelheiten ihrer Arbeiten•Zeitmeister: Vorschriften über die Arbeitszeiten•Aufsichtsmeister: Arbeits- und Betriebsdisziplin

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses3.6.1 Grundlagen der Fertigungsvorbereitung

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses3.6.2 Fertigungsplanung

3.6.2.1 Einleitende Fertigungsplanung

Auftragsumwandlung: Umformung von ursprünglichen Aufträgen (Kommissionen) in abgeleitete Aufträge sowie Bildung von Erzeugnis- bzw. Teilegruppen (Familien und Lose)

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses3.6.2 Fertigungsplanung3.6.2.1 Einleitende Fertigungsplanung

Bildung der Losgrößen: (vgl. hierzu „Optimale Bestellmenge“)Entscheidungsrelevante Kosten bei der Bildung der optimalen Losgröße

1. losgrößenfixe Rüstkosten2. losgrößenvariable Zins- und Lagerkosten

Je größer die Losgröße, desto geringer ist bei gegebenem Periodennettobedarf die Zahl der Rüstvorgänge pro Periode. Mit einem Ansteigen der Losgrößen -> Abnahme der Rüstkosten pro Stück, Ansteigen der Zins- und Lagerkosten (längere Lagerdauer, höhere Lagerbestände)

OptimierungsproblemMinimierung der Summe dieser gegenläufigen Kostenkategorien unter der Berücksichtigung der Nebenbedingungen wie z.B. Maschinen-, Transport- und Lagerkapazitäten, periodische Beschaffungsgrenzen, Kontinuitätsbedingungen des Durchlaufs, bereits gebildete Lose untergeordneter Teile usw.

3.6.2.2 Fertigungsablaufplanung

1. Arbeits- und Zeitplanung

ArbeitsplanungFestlegung der Arbeitsgänge, bei Wahlmöglichkeit Festlegung des Verfahrens

ZeitplanungErmittlung der Vorgabezeit für die in der Arbeitsplanung festgelegten Arbeitsgänge unter Berücksichtigung der gewählten Arbeitsverfahren.

VorgabezeitZeit, die ein Mitarbeiter verbrauchen kann, um für einen bestimmten Arbeitsvorgang das einzusetzende Betriebsmittel zu rüsten und um einen Auftrag auszuführen . Unterstellt wird dabei stets eine Normalleistung des Mitarbeiters.

Verfahren zur Ermittlung der VorgabezeitenIndividuelle Zeitaufnahme

Ist-Zeiten-Messung Leistungsgradschätzung Umrechnung auf Normalleistung

Verfahren vorbestimmter ZeitenAnnahme: Arbeitsgänge lassen sich in einzelne Bewegungselemente

unterteilen, deren Zeitbedarf bei gleichbleibenden Bedingungen gleich ist. Bewegungsabläufe werden systematisch analysiert und den einzelnen Grundbewegungen Normalzeiten zugeordnet.

–MTM (Methods Time Measurement)*–BMT (Basic Motion Timestudy)*–WF (Work Factor System)–DMT (Dimensional Motion Time)*) in Deutschland am weitesten verbreitet

2. Arbeitsfolgeplanung

Reihenfolge der Durchführung i.d.R. technisch oder logisch zwingendteilweise Freiräume für alternative Arbeitsfolgen, parallele Ausführung oder Überlappung von Arbeitsgängen Aufgabe der Arbeitsfolgeplanung:

zwingend Arbeitsfolgen festlegen bei Vorliegen von Freiräumen: in Hinblick auf gewählte Zielfunktion optimale

Reihenfolge wählen Festlegen des Fertigungsmittels auf dem der Arbeitsgang ausgeführt wird und

zugehörige Vorgabezeit

Ergebnis der Arbeits- und Zeitplanung: Arbeitsplan

3.6.2.3 Termingrobplanung

- Vorbereitung zur Terminfeinplanung (Terminsteuerung) - nur bei Einzelfertigung bzw. Großprojekten - möglichst gleichmäßige Auslastung der Fertigungskapazitäten - Endterminierung der Projekte und damit Vermeidung von Verzugskosten (Poenalen) - Planungszeitraum hängt vom hergestellten Produkt ab

1. Durchlaufterminierungeinzelne Projekte bzw. deren Teile terminlich den vorhandenen Kapazitäten der verschiedenen Fertigungsstufen ohne Berücksichtigung der Kapazitätsbegrenzung zugeordnet - grobe Belastungsprofile der vorhandenen Kapazitäten (Belastungsjahre)

2. Kapazitätsterminierungergibt sich aus der Durchlaufterminierung durch Hinzunahme der Kapazitätsbegrenzungen Aufgabe; Ausgleich zwischen Kapazitätsangebot und Kapazitätsnachfrage = Kapazitätsabgleich oder Kapazitätsabstimmung

5.1 Produktionsaufbau

Arbeitsplan

Sachnummer: 4711 Bez: Schmiernibbel Basis: 1 Stück

Ag-Nr.

Arbeitsgang Arbeits-platzbez.

Arbeits-platznr.

Rüstzeit inMin.

Stückzeit inMin

10203040

BohrenGewindeschneidenMontageKontrolle

BohrmaschineG-MaschineMontageplatzKontrollplatz

56 21156 21864 20281 320

1060--

60101220

Ein Arbeitsplan hat folgenden Inhalt:

Die Transportzeit zu jedem der Arbeitsgänge hin beträgt jeweils 120 min. und die Liegezeit nach jedem der Arbeitsgänge je 4 Stunden. Errechnen Sie für die Losgröße von 20 Stück die Durchlaufzeit in Stunden.

Beispiel zur Planung der Durchlaufzeit

3.6.2.4 Transportplanung

Bestimmungsgrößen:• technische Eigenschaften der Erzeugnisse (bzw. Fertigungsprogramm)• Organisationsform der Fertigung

Technische Umsetzung:

•Transportmittel

•Transporthilfsmittel

•Transportwege

Ergebnisse:

•Route

•Intensität

•Rhythmus

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses3.6.3 Fertigungssteuerung

3.6.3.1 Aufgaben der Fertigungssteuerung

Werkstattvorbereitung: Leistungsbereitschaft der Potenziale sicher stellen

Güterbereitstellung: Verfügbarkeit der Einsatzgüter und Fertigungsunterlagen

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses 3.6.3 Fertigungssteuerung

3.6.3.2 Lenkung der Fertigung

1. TerminsteuerungFestlegung der Termine für den tatsächlichen Arbeitsbeginn bzw. das tatsächliche Arbeitsende für alle Aufträge bzw. Arbeitsgänge. Beispiele für Zielvorstellungen:

1. Auftragsbezogene Zielvorstellungen Terminzielvorstellungen:

Minimierung der durchschnittlichen Verspätung Minimierung der größten Verspätung

Durchlaufzeitvorstellungen:

Minimierung der durchschnittlichen Durchlaufzeit Minimierung der durchschnittlichen Lagerzeit

2. Kapazitätsbezogene Zielvorstellungen

Maximierung der KapazitätsauslastungMinimierung der Ruhezeiten

Gutenberg: Dilemma der AblaufplanungMinimierung der Durchlaufzeiten Maximierung der Kapazitätsauslastung

Hilfsmittel für die Durchführung der Maschinenbelegungen Stecktafeln Gantt-Diagramme (Balken-Diagramme) und Netzpläne

Modelle zur Maschinenbelegung

•Optimierungsmodelle (eng begrenzte Anwendungsbedingungen). Führen zum bestmöglichen Ergebnis.

•Näherungsmodelle (Prioritätsregeln): legen durch die Vorgabe von Vorzugszahlen an die einzelnen Aufträge diejenige Reihenfolge der Bearbeitung an der jeweiligen Maschine fest, welche in Bezug auf das gesetzte Ziel zu einer zufriedenstellenden Maschinenbelegung führt.

Ausgewählte Prioritätsregeln Bevorzugt werden Produkte/Aufträge mit der/dem :

KOZ-Regel kürzesten Bearbeitungs (Operations-)zeit an der nächsten Maschine

KRB-Regel kürzesten Restbearbeitungszeit auf allen nachgelagerten Stufen

HWZ-Regel bisher höchsten Wert des Zwischenprodukts

GSZ-Regel mit der geringsten Schlupfzeit (Differenz von errechnetem Fertigungstermin und geplantem Liefertermin)

Prioritätsregel

Zielvorstellung

KOZ-Regel (Kürzeste

Operations-zeitregel)

KRB-Regel (Fertigungs-restzeitregel)

HWZ-Regel(Dynamische

Wertregel)

GSZ-Regel (Schlupfzeit-

regel)

MaximaleKapazitätsausnutzung

sehr gut gut mäßig gut

MinimaleGesamtdurchlaufzeit

sehr gut gut mäßig mäßig

Minimale Kostenorganisatorischer

gut mäßig sehr gut mäßig

MinimaleTerminabweichungen

schlecht mäßig mäßig sehr gut

Zieleffizienzen von Prioritätsregeln

Beispiel 1 zu Prioritätsregeln

Es liegen die folgenden Aufträge vor:

Auftragsnummer Bearbeitungszeit Lieferfrist

1 12 20

2 3 25

3 8 14

Ermitteln Sie die Bearbeitungsreihenfolge nach dera) KOZ-Regelb) GSZ-Regel

Beispiel 2 zu Prioritätsregeln

Es liegen 6 Aufträge (1-6) an 3 Maschinen (A,B,C) vor. Gegeben sind die nachfolgendenBearbeitungszeiten:

Ermitteln Sie die Bearbeitungsreihenfolge nach dera) KOZ-Regelb) KRB-Regel

1 2 3 4 5 6

A 8 10 3 5 12 7

B 20 6 4 12 8 6

C 15 8 16 6 5 14

2. ArbeitsverteilungHauptaufgabe : Vorgaben der Fertigungsplanung bzw. -Steuerung veranlassen und durchsetzen pünktlicher(s) Anfang/Ende der Arbeitsvorgänge

• Zentrale ArbeitsverteilungArbeitsanweisungen kommen von der zentralen Stelle (z.B. Leitstand), Meister sind nur Weisungsübermittler

• Dezentrale Arbeitsverteilung überträgt dem einzelnen Meister Dispositionsrechte bei Zuordnung von

Aufträgen zu Arbeitsplätzen Festlegung von Bearbeitungsfolgen Durchführung von Kontrollen

• Gruppeninterne Arbeitsverteilung (Sonderfall der dezentralen Arbeitsverteilung)

3. Fertigungsüberwachung• Soll-Ist-Vergleich• Abweichungsanalyse• Erkennen der Abweichungsursachen• Anpassungsmaßnahmen• Lernprozess• verbesserte Vorgabewerte systematische Fertigungsfortschrittkontrolle

BDE /MDE

Fertigungspotenziale

VorgabeRückmeldung

Elemente eines MES

4. FertigungssicherungMaßnahmen zur Verhinderung bzw. Minderung oder Beseitigung von Störungen und der daraus resultierenden Abweichungen im Fertigungsprozess.Vorsorgende Sicherungsmaßnahmen • Bereithalten zusätzlicher Ressourcen• vorsorgende Inspektionen und Instandhaltung • Einbau von Zeitreserven in die Prozesse

Kosten der Reservehaltung müssen niedriger sein als alle Folgekosten nach Eintritt einer möglichen Störung.

Nachsorgende Sicherungsmaßnahmen

• unverzügliche Bereitstellung von Ersatzressourcen

• kurzfristige Abänderung von Arbeitsplänen bzw. Maschinenbelegungsplänen

• kurzfristige Änderung von Fertigungsaufträgen in Beschaffungsaufträge

• kurzfristige Überstunden57

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses 3.6.4 Neuere Ansätze zur Gestaltung der Fertigungssteuerung

3.6.4.1 Aktuelle Steuerungsproblematik von Fertigungsprozessen

• gesättigte Nachfragemärkte

• Zunahme spezieller Kundenwünsche (komplexe Problemlösungen)

• Zunahme der Auftragsfertigung

• steigende Anzahl der Varianten, Sinken der Losgrößen

• Koordination komplexer Lieferketten

• Erhöhung der Planungssicherheit

• Erhöhung der Auskunftsbereitschaft bedarfsgerechte Steuerung der Lagerbestände

• bessere Termineinhaltung

• Sicherung der Lieferbereitschaft

• Wirtschaftliche Wirkungen58

1. Belastungsorientierte Fertigungssteuerung (BOA)Viele kleine, verschiedene Aufträge in Werkstattfertigung, hohe Kapazitätsauslastung. Zentrales Verfahren

DurchlaufterminierungAlle bekannten Aufträge werden nach Plan-Beginnterminen priorisiert.Dringende Aufträge (=Plan-Beginntermin innerhalb des Vorgriffshorizontes) werden auf mögliche Freigabe überprüft (Terminschranke).

AuftragsfreigabeAufträge werden nur dann freigegeben, wenn keine der von ihnen benötigten Maschinenüberlastet ist (Belastungsschranke). Aufträge, die einen Arbeitsplatz erst später belasten, werden dabei geringer gewichtet (Abwertung).

3.6.4.2 Ausgewählte Konzepte der Fertigungssteuerung

Reduzierung der Durchlaufzeiten und Verbesserung der Termineinhaltung.Fehlende Verknüpfung zu übergeordneten PPS-Systemen.

Beispiel zur belastungsorientierten Auftragsfreigabe

Welche der folgenden Aufträge sind freizugeben?

Auftrag Spätester Starttermin

Kapazitätsnachfrage an Arbeitsstation1 2 3

Bearbeitungs-reihenfolge

A 10 10 5 10 1,2,3

B 6 20 10 20 2,1,3

C 2 10 15 10 3,2,1

D 16 0 30 5 2,3

E 24 10 10 0 1,2

Der Vorgriffshorizont beträgt 5 Tage. Gehen Sie von einem Einlastungsprozentsatz von 200% aus. Die Belastungsschranke beträgt bei allen Stationen 15 Zeiteinheiten.

2. Retrograde Terminierung (RT)

zentrales Verfahren, wenige große Aufträge in Werkstattfertigungrollende Planung in drei Schritten

- Ausgangspunkt: dem Kunden zugesagter Soll-Liefertermin Rückwärtsrechnung (ohne Berücksichtigung der Kapazitäten) Wunschtermine für alle Arbeitsplätze

- Festlegen einer vorläufigen, zulässigen Belegung der Arbeitsplätze ohne Berücksichtigung der Kapazitäten

- Entzerrung oder Stauchung der vorläufigen Maschinenbelegungspläne unter zusätzlicher Berücksichtigung der vorliegenden Fertigungssituation

Ziele: in erster Linie Stabilisierung der Liefertreue

Senkung der Durchlaufzeiten der Aufträge

Senkung der Bestände (Rohstoffe, Teile, Fertigungsprodukte)

Erhöhung der Kapazitätsauslastung

Ständer vorfertigen Ständer schweißen

Rahmen vorfertigen Rahmen schweißen

Antriebswelle drehen Vormontage

Endmontage

Steuerungsbau

Netz eines typischen RT-Erzeugnisses

3.Steuerung mit Fortschrittszahlen (FSZ-Konzept)

Fortschrittszahlkumulierte Menge von Gegenständen (z.B. Teile, Baugruppen, Aggregate, absatzreifeProdukte) auf unterschiedlichen Aggregationsebenen der industriellen Fertigung.

Fertigungsgenaue Tageslieferung (Just-in-Time) setzt sehr enge Mengen- undZeitabstimmung voraus.

Voraussetzung: relativ überschaubare Fertigungsstrukturen bei Serienfertigung

3.6 Planung und Steuerung des Fertigungsprozesses 3.6.4 Neuere Ansätze zur Gestaltung der Fertigungssteuerung3.6.4.2 Ausgewählte Konzepte der Fertigungssteuerung

4. Fertigungssteuerung nach dem Hol-Prinzip (KANBAN-Konzept)

KANBAN (japanisch für Karte oder Schild)dezentrales Steuerungssystem für Serien, Massenfertigung und für Organisationstypenin der Nähe der Fließfertigung erhöhte Marktdynamik -> Flexibilität derIndustrieunternehmungen

Ziel (in der Reihenfolge):

1. hohe Liefertreue und Lieferbereitschaft

2. niedrige Durchlaufzeiten

3. niedrige Fertigungsbestände

4. mit abnehmender Priorität Kapazitätsauslastung

Verfahren:

• Kundenauftrag soll vom Fertigwarenlager befriedigt werden.

• Entnahme aus dem Fertigwarenlager ist Information, dass vorgelagerter Fertigungsbereich

mit der Herstellung neuer Waren anfangen muss.

• Ist diese Stufe die Endmontage, so löst diese einen Auftrag in der Vormontage aus usw.

• Steuerungsinformationen werden mit Identifikationskarten (KANBANS) übermittelt.

Voraussetzungen:

• kleine Anzahl der eingebundenen Fertigungsstufen

• einfache Fertigungsstruktur mit geringer Variantenzahl

• wenig Beschäftigungsschwankungen

• gute Beherrschung der Produktqualität und des Fertigungsprozesses

• gute Abstimmung der Fertigungskapazitäten verschiedener Fertigungsstufen

positiv:

spürbare Arbeitsentlastung der Fertigungssteuerung

Steigerung des Verantwortungsgefühls bei den Mitarbeitern sowohl für den

Materialfluss als auch für die Produktqualität

Anhebung der Motivationsebene

negativ:

Verkleinerung der Losgrößen -> steigende Umrüsthäufigkeit

Da KANBAN nur über wenige Stufen gut funktioniert, erfolgt bei größerer

Anzahl von Fertigungsstufen eine Kombination mit einem zentralen Verfahren.

5. Anwendungsbedingungen für neuere Verfahren der Fertigungssteuerung

Zusammenfassend kann folgende Zuordnung von Organisationstypen, Programmtypen und Steuerungssystemen vorgenommen werden.

KANBAN Fließfertigung Serien-, Massenfertigung

Fortschrittszahlenkonzept Fließfertigung Großserien- und Massenfertigung

Retrograde Terminierung Werkstattfertigung Einzelfertigung, Kleinserienfertigung und Mittelserienfertigung

Konzept oder belastungsorientierten Auftragsfreigabe Werkstattfertigung Kleinserienfertigung

Industriebetriebslehre 3. Teil: Produktionswirtschaft WS ... · 23. 3.5 Planung und Steuerung des...

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