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Fabrikplanung – Sommersemester 2009

Production Systems I V 4 S. 0

Vorlesung 4

Werkzeugmaschinenlaborder Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

Lehrstuhl für ProduktionsmanagementProf. Dr.-Ing. A. Kampker

Fabrikplanung

Vorlesung 4Production Systems I– Prozess- und Ressourcenplanung

Vorlesungsverantwortlicher:

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Tobias Welter

Steinbachstr. 53B

Raum 413Tel.: [email protected]



Vorlesung 4

Inhaltsverzeichnis:

Inhaltsverzeichnis Seite 1

Vorlesungslandschaft Seite 2

Terminübersicht Seite 3

Aufbau der Vorlesungsreihe Seite 4

Glossar Seite 5

Ziele der Vorlesung Seite 6

VorlesungEinführung Seite 8

Prozessplanung Seite 13

- Technologiekettenbildung Seite 14

- Vorgabezeitermittlung Seite 15

- Arbeitsplanerstellung Seite 18

- Abtaktung von verketteten Anlagen Seite 20

Ressourcenplanung Seite 21

- Betriebsmittelplanung Seite 22

- Personalplanung Seite 27

Bilanz der Vorlesung Seite 29

Fragen zur Vorlesung Seite 30

Literaturhinweise Seite 31



Vorlesung 4

Seite 2© WZL/Fraunhofer IPT

Kostenmanagement in Produktionsbetrieben

•Kostenrechnung•Investitionsrechnung & -bewertung•Bilanzen

Produktionsmanagement I

•Einführung in das Produktionsmanagement•F&E, Produktplanung und Konstruktion•Materialwirtschaft, Arbeitsplanung & -steuerung•Unternehmens- & Prozessmodellierung•Produktionsstrategien, Komplexitätsmanagement

Technische Investitions-Planung

•Fertigungsmittelplanung•Technologieplanung•Kostenrechnung

Fertigungs- undmontagegerechte Konstruktion

•Konstruktionsaufgabe in Kleingruppe•Konstruktionsbeispiele•Konstruktionsrichtlinien

Innovationsmanagementmit Dr. Wiedeking

•Integrierte Managementaufgabe•Produkt- und Produktprogrammplanung•Organisation und Mitarbeiterverhalten

Fabrikplanung

•Standortplanung•Production Systems•Logistik

Produktionsmanagement IIV1 IT im ProduktionsmanagementV2 Customer Relations ManagementV3 Enterprise Ressource Planning IV4 Enterprise Ressource Planning IIV5 Enterprise Ressource Planning IIIV6 Supply Chain Management IV7 Supply Chain Management IIV8 Product Lifecycle Management IV9 Product Lifecycle Management IIV10 Product Lifecycle Management IIIV11 Digitale Fabrikplanung und SimulationV12 Methodik zur Systemauswahl

Vorlesungslandschaft des Lehrstuhls für Produktionssystematik (SS 2008)

Anmerkungen zur Folie:

Einordnung der Vorlesungsreihe Fabrikplanung in die Vorlesungslandschaft des Lehrstuhls für Produktionssystematik und deren Anbindung an die Hauptvorlesung Produktionsmanagement.



Vorlesung 4

Terminübersicht:

lfd. Nr. Datum Verantwortlich

V1 27.04.2009Fr. WeschTel. 0241 80 28384

V2 04.05.2009Hr. KupkeTel. 0241 80 28210

V3 11.05.2009Hr. GartzenTel. 0241 80 28193

V4 18.05.2009Hr. WelterTel. 0241 80 20395

V5 25.05.2009Hr. KochTel. 0241 80 25321

V6 08.06.2009Hr. AttigTel. 0241 80 27375

V7 15.06.2009Hr. FuchsTel. 0241 80 26265

V8 22.06.2009Hr. WelterTel. 0241 80 20395

Vorlesungsthema

Einführung in die Fabrikplanung

Logistik I - Logistikplanung

Logistik II - Layoutplanung

Summary

Standortplanung I - Planung des Wertschöpfungsumfangs

Standortplanung II - Standortplanung und Bewertung

Production Systems I - Prozess- und Ressourcenplanung

Production Systems II - Organisationsgestaltung und Lean Production



Vorlesung 4


Gliederung der Vorlesungsreihe Fabrikplanung

V = Vorlesung

Standortplanung I, II

V2 V3

V1: Einführung

V8: Summary�Highlights

� Anforderungen an die Fabrikplanung

� Einordnung in die Unternehmensplanung

�Beispiele

� Fabrikplanungsprozesse

� Branchenspezifika

Production Systems I, II

V4 V5

Logistik I, II

V6 V7

Case: Eickhoff

�Standortwahl�Planung desWertschöpfungs-umfangs

�Beschaffungs-logistik

�Materialfluss

�Produktions-netze

�Verteilung von Wertschöpfungs-umfängen

�Betriebsmittel

�Prozesse

� Technologie

�Personal �Distributions-logistik

�Gebäude

�Standorttypen�Make or Buy

�Organisation in der Produktion

� Lean Production

�Produktions-prinzipien

�Produktions-logistik

� Layoutkonzepte


Die Vorlesungsreihe gliedert sich in ihrem Hauptteil in die Standortplanung, die Festlegung des Produktionskonzeptes und die Definition der Logistik. Dabei umfasst die Standortplanung einerseits die Festlegung des Wert-schöpfungsumfangs und andererseits die Standortwahl, wobei zu beachten ist, dass die Lebensdauer einer Fabrik viel höher ist als die eines Produktes. Aufgrund der nicht exakten Planbarkeit eines Produktes muss über ein breites Spektrum geplant werden. Die Konzeption des Production Systems schließt die Prozess- und Ressourcenplanung mit ein. Die Gestaltung der Logistik beinhaltet neben der Layoutgestaltung auch die Lagerplanung.



Vorlesung 4

Glossar:

Prozess:

Ein Prozess wird definiert als ein Bündel von Aktivitäten, für das ein oder mehrere unterschiedliche Inputs benötigt werden. Ein Prozess erzeugt für einen Kunden ein Ergebnis von Wert. Unterschieden werden verschiedene Prozesstypen wie Auftragabwicklungs-, Geschäfts-, Konstruktions- oder Produktionsprozesse. Produktionsprozesse werden unterteilt in Fertigungs-und Montageprozesse.

Ressource:

Ressourcen sind Mittel, welche in die Erstellung von Produkten und Dienstleistungen eingehen.

Materielle Ressourcen:

- Potentialfaktoren (Personal, Betriebsmittel, IT, Fläche) bleiben im Bestand erhalten, geben von ihrem Leistungspotential Leistungen an den Betrieb.

- Repetierfaktoren (Material, Kapital) werden beim einmaligen Einsatz vollständig verbraucht.

Immaterielle Ressourcen:

- Kompetenz, Know-how, Patente, Kundenloyalität etc.

Arbeitszeit:

Die Arbeitszeit ist die der Leistungserstellung im Arbeits- und Berufsleben vorbehaltene Zeit. Oder: Ist die Zeit vom Beginn bis zum Ende der Arbeit ohne die Ruhepausen. Sie kann, z.B. durch organisatorische Regelungen, mehr oder weniger selbst bestimmt sein. Die Bestrebungen zur Beschränkung der Arbeitszeit stehen am Anfang des modernen Arbeitsrechts. Grundsatz in beinahe allen Ländern ist der 8-Stunden-Tag.



Vorlesung 4

Ziele der Vorlesung:

- Überblick über den Betrachtungsbereich der Prozess- und Ressourcen-planung als Teil der Vorlesung „Fabrikplanung“ gewinnen

- Grundlegende Begriffe der Prozess- und Ressourcenplanung kennen lernen

- Inhalte und Methoden zur Prozess- und Ressourcenplanung kennen lernen

- Wichtige Kennzahlen für die Planung und Gestaltung von Prozessen und Ressourcen kennen und anwenden lernen



Vorlesung 4


Aufbauorganisation

� Bildung organisato-rischer Einheiten

� Fertigungs-segmentierung

Produktionsformen

� Formen der Aufbau- und Ablauforganisation in Fertigung und Montage

Production Systems

� Lean Production als Kern der Produktionsorganisation

Elemente der Lean Production

� Bestandteile des LeanKonzeptes

Ressourcenplanung

� Betriebsmittelplanung

� Personalbedarfsplanung

V4

V5

Prozessplanung

� Technologieketten

� Zeitwirtschaft

� Arbeitsplanbildung

� Leistungsabstimmung

Production Systems I & II




Vorlesung 4


Production Systems I – Prozess- und Ressourcenplanung

Einführung1

Prozessplanung2

Ressourcenplanung3




Vorlesung 4


Einordnung der Prozess- und Ressourcenplanung

Material

Kapital Organisation

Produkt-informationen

Energie Standort

Produkte

Produktionsprozess

Flächen

PersonalBetriebs-mittel

Transport-mittel

Lager-mittel

Ressourcen




Vorlesung 4


Flussorientierte Prozessgestaltung

bisher neu

Typische Kennzeichen:

• Optimierung der einzelnen Tätigkeiten• hohe Arbeitsteilung und unübersichtliche Abläufe• viele Schnittstellen• geringe Identifikation mit dem Produkt bei den Mitarbeitern• hoher Koordinationsaufwand und Umlaufbestand


• optimierter Gesamtprozess unddefinierte Schnittstellen

• Bearbeitung durch einfache und kompletteProzesse

• geringer Umlaufbestand

Fabriken werdenum Technologien

geplant

Fabrikenwerden nach Produkten,

Kompetenzen undMärkten ausgerichtet

Objektorientiert/ FlussprinzipVerrichtungsprinzip

Werkstatt AWerkstatt D

Werkstatt B

Werkstatt C




Vorlesung 4


Ressourcenplanung mit modularen Betriebsmitteln

bisher neu


• kompliziert, anfällig• hoher Investitionsaufwand• hohe Investition verleitet zu unnötiger hoher Auslastung:

Überproduktion• schwierige, kostenintensive Instandhaltung


• robust gegenüber Störungen• optimale Anpassung an die Aufgabe• hohe Verfügbarkeit und Lebensdauer• schnelle Amortisation• einfache Instandhaltung

IntegrierteMaschinen

StandardisierteMaschinen mit

individuellen Modulen




Vorlesung 4


Flexibilisierung der Arbeitszeiten

bisher neu


• Die Arbeitszeit ist fix• Der tatsächliche Marktbedarf wird nicht erfüllt• Es finden Über- und Unterlieferungen statt


• Die Arbeitszeiten sind flexibel• Der tatsächliche Marktbedarf wird

anforderungsgerecht erfüllt

Starre Arbeitszeiten -starre Ausbringung

Flexible undmarktorientierte

Arbeitszeiten

Arbeitszeit[h]

1. Woche 2. Woche 3. Woche

40 Std. 40 Std. 40 Std.

t

Ausbrin-gung

[AnzahlProdukte]

tatsächlicher Marktbedarf

tAusbringung

Arbeitszeit[h]

1. Woche 2. Woche 3. Woche

40 Std. 40 Std. 40 Std.

t

Ausbrin-gung

[AnzahlProdukte]

tatsächlicher Marktbedarf

tAusbringung




Vorlesung 4



Einführung1

Prozessplanung2

Ressourcenplanung3


- Technologiekettenbildung

- Vorgabezeitermittlung

- Arbeitsplanerstellung

- Abtaktung von verketteten Anlagen



Vorlesung 4


Vorgehensweise bei der operativen Technologieplanung

• Machbarkeit• Investition• Betriebs-

Kosten

• Geometrie• Werkstoff• Stückzahl• …

Erfassung von Bauteildaten und unternehmensspezifischen Bewertungskriterien

Recherche und Beschreibung einsetzbarer Technologien (Technologiedatenbanken)

Verkettung der Technologien

Systematische Bewertung der Technologieketten

EntscheidungsgrundlageTechnologiekettenauswahl

Produkt-daten

Technologie-daten

Wirtschaftlichkeits-daten

• Schneiden• Drehen• Fräsen• …

1. Fräsen2. Drehen3. Läppen4. …


Die operative Technologieplanung ist gekennzeichnet durch eine hohe Anzahl an Technologie-Alternativen und unterschiedlichen Detaillierungsgraden der zur Verfügung stehenden Planungsdaten. Planungsgrundlage bildet die Produktbeschreibung, die neben organisatorischen Daten vor allemGeometrieabmessungen, Material- und Oberflächeneigenschaften umfasst. Auf Basis dieser Daten kann in unterschiedlichen Technologiedatendanken nach gewünschten bzw. erforderlichen Technologien gesucht werden. Nach der Zusammenstellung und Verkettung alternativer Technologien erfolgt eine Vorauswahl anhand der technischen Machbarkeit und wirtschaftlicher Kriterien. Hierbei werden vor allem Ausschlusskriterien betrachtet (Negativselektion). Darüber hinaus geben Risikoanalysen (Sensitivitäts- und Szenarioanalysen) Aufschluss über das mit einem Investitionsprojekt verbundene Risiko. Dazu werden Parameter der Investitionsrechnung, wie z.B. Personalkosten, Stückzahlen oder Betriebsmittelkosten variiert und deren Auswirkung auf die wirtschaftlichen Kenngrößen berechnet.



Vorlesung 4


Verfahren der Zeitermittlung

Beispiel: Methods Time Measurement (MTM)

Zeitdauern ermitteln

Ist-Zeit erfassen Planzeiten erstellen Soll-Zeiten bestimmen

• Videoaufzeichnung

• Multimoment-Häufigkeitsverteilung

• Selbstaufschreibung/ Befragung

• Automatisierte Zeitregistrierung

• REFA-Zeitaufnahme

• Multimoment- Zeitmessverfahren

• Systeme vorbestimmter Zeiten(MTM, WF, MOST u.a.)

• Planzeit-Tabellen

• Planzeit-Nomogramme

• Regressionsformeln

• Prozesszeiten-Formeln

• REFA-Vorgabezeitbestimmung

• Verwendung von teilw.unternehmensspezifischenTabellen und Formeln

• Vergleich und Schätzen

• Zeitklassen-Verfahren

Und Weiteren …

drei Handfunktionen:Drücken, Trennen, Drehenzwei Blickfunktionen:Blickverschieben, Prüfen (Ja/Nein - Entscheidung)

Ca. 85% aller voll beeinflussbarer manueller Abläufe bestehen aus den 5 Hauptfunktionen:

• Loslassen

• Hinlangen

• Greifen

• Bringen

• Fügen


Für die Ermittlung von Zeitdauern gibt es eine Reihe von Methoden, die sich grundsätzlich darin unterscheiden, ob es sich um das Erfassen von Ist-Zeiten, deren Aufbereitung in Form von Planzeiten oder die Bestimmung von Soll-Zeiten handelt, die dann ihrerseits auf den Ist-Zeiten basieren oder durch die Verwendung von Planzeiten zustande kommen. Die im Bild zusammengestellten Methoden unterscheiden sich z.T. erheblich bezüglich des Ermittlungsaufwands, aber auch bezüglich der Genauigkeit der ermittelten Zeitdaten.

Dabei ist MTM ein Verfahren, um manuelle Bewegungsabläufe zu gliedern. Jeder Grund-bewegung sind Normzeitwerte zugeordnet, die in ihrer Höhe durch die erfassten Einfluss-größen vorbestimmt sind. Es zählt zu den in Deutschland am meisten angewandten Verfahren aus der Gruppe der Systeme vorbestimmter Zeiten. Mit diesen Verfahren können „Soll-Zeiten für das Ausführen solcher Vorgangselemente bestimmt werden, die vom Menschen voll beeinflussbar sind“. Diese Soll-Zeiten sind insofern vorbestimmt, dass sie als Planzeiten unter Berücksichtigung der jeweils geltenden Einflussgrößen in Planzeit-Tabellen niedergelegt sind. Durch Addition der Soll-Zeiten für einzelne Vorgangselemente bzw. Ablaufabschnitte erhält man daraus die Tätigkeitszeit tt des Menschen für den analysierten (komplexeren) Ablaufabschnitt und durch Ergänzung der Wartezeit tw - insbesondere infolge von Prozesszeiten, die durch den Menschen nicht beeinflussbar sind - die Grundzeit tg.

Die Bedeutung der Systeme vorbestimmter Zeiten liegt darin begründet, dass zur Zeitermittlung keine Beobachtung eines vorhandenen Arbeitssystems erforderlich ist. Mit ihrer Hilfe kann bereits im Planungsstadium eines neuen Arbeitssystems eine Zeitermittlung durchgeführt werden. Darüber hinaus lassen sich bei denjenigen Systemen vorbestimmter Zeiten, die eine Analyse auf der Ebene von Vorgangselementen vornehmen, auch Aussagen über das ergonomische, insbesondere das bewegungstechnische Gestaltungsniveau des Arbeitsplatzes ableiten.



Vorlesung 4


Aufbau und Ermittlung von VorgabezeitenBegriffsinhalt der

Vorgabezeiten

Vorbereitung der Betriebmittelz.B. Werkzeugbeschaffung,

Auf- und Abrüsten

Aufbau derVorgabezeiten

Vorgehensweise zuVorgabezeitermittlung

Unregelmäßig auftretendeZeiten, z.B. Anlaufzeit

Zeit zum Erholendes Menschen

Zeit mit unmittelbarem Fort-schritt im Sinne des Fertigungsauftrags

Regelmäßige, nur mittelbar zum Arbeitsfortschrittbeitragende Zeiten

Unregelmäßig auftretendeZeiten z.B. Vorbereiten

Zeit zum Erholendes Menschen

Maschinenspezifische Tabelle

Zuschlag (ca. 5-15%)zur Rüstgrundzeit(Verteilzeitstudie)

Zuschlag, abhängig von Höhe und Dauer der Beanspruchung

Berechnen, Messen,Vergleichen

Maschinenspezifische Tabelle

Zuschlag (ca. 5-15%) zurGrundzeit (Verteilzeitstudie)

Zuschlag, abhängig von Höhe und Dauer der Beanspruchung

Rüstgrundzeit trg

Hauptzeit

Nebenzeit

Verteilzeit

Erholungszeit

Ausführungszeit

Zeit je Einheit

Auftragszeit

Rüstverteilzeit trv

Rüsterholungszeit trer

Rüstzeit tr

th

tn

tv

ter

te

ta = m * te

T = tr + ta

Grundzeittg

m = Stückzahl

+

+

=

+

+

+

+

=


Vorgabezeitermittlung ist die Bestimmung der zur Ausführung der Arbeits-vorgänge vorgegebenen Sollzeiten. Die Vorgabezeit dient als Kalkulations-grundlage für Aufgaben und Entscheidungen über Terminierung, Kapazi-tätsplanung, Kostenberechnung, Angebotskalkulation, Investitionsplanung undEntlohnung nach Leistungsergebnis. Zu ermitteln sind die Haupt- und Rüstzeiten der im Arbeitsplan aufgeführten Arbeitsgänge.



Vorlesung 4


Verteilung von Zeit- und Kostenanteilen in der Fertigung

� Rüststation parallel zur Bearbeitung� automatische Werkzeugmagazinierung� automatischer Vorrichtungswechsel

� automatischer Werkstückwechsel� automatischer Werkzeugwechsel� mehrachsige Bearbeitung� automatische Werkzeugeinstellung im

Maschinenbereich� Automatisierung von Messfunktionen� automatisches Positionieren

� mehrspindlige Bearbeitung� mehrschneidige Bearbeitung� Adaptive Control

� Automatisierung der Transportfunktionen

� Verkettung von Bearbeitungsstationen� Komplettbearbeitung in einer Aufspannung� Verfahrensintegration

Aufteilung derDurchlaufzeit

Aufteilung derFertigungskosten

Maßnahmen zur Reduzierung vonDurchlaufzeit und Fertigungskosten

Rüstzeitanteil 10%9%

Nebenzeitanteil 30%

11%

Hauptzeitanteil

48%

9%

Transportzeitanteil

1%

1%

Liegezeitanteil 11%

70%

Quelle: MTU Friedrichshafen


Die Auswahl geeigneter Maßnahmen zur Optimierung von Fertigungsabläufen setzt eine Analyse der Zeit- und Kostenanteile in der Fertigung voraus. Maßnahmen sind besonders dort effektiv, wo erhebliche Kosteneinsparungen zu erzielen sind oder die Durchlaufzeit wesentlich verkürzt werden kann.



Vorlesung 4


Aufbau eines Arbeitsplans

Fertigungs-verfahren-auswahl

Ausgangsteil-bestimmung

1

2

3 4 5 6

Maschinen-auswahl

Arbeitsvorgangs-folgeermittlung

Fertigungs-hilfsmittel-zuordnung

Bestimmung von Lohngruppen und

Vorgabezeiten


Neben Zeichnungen und Stücklisten gehören Arbeitspläne zu den wichtigsten Unterlagen für Fertigung und Montage. Arbeitspläne dienen als Information zur schrittweisen Durchführung eines Produktionsauftrages. In einem Arbeitsplan ist die Bearbeitungsaufgabe in einzelne Arbeitsvorgänge aufgegliedert. Es sind diesen die erforderlichen Fertigungsmittel und Vorgabezeiten zugewiesen. Die im Arbeitsplan enthaltenen Informationen können in drei Gruppen gegliedert werden:

- allgemeine Angaben zur Kennzeichnung, wie Art des Arbeitsplanes, Stück-zahlbereich usw.,

- sachabhängige Angaben, die den Ausgangs- und Endzustand des Teilsoder der Baugruppe bezeichnen und beschreiben,

- arbeitsvorgangsabhängige Angaben zur Kennzeichnung der einzelnen Arbeitsschritte und zur Zuordnung von Fertigungsmitteln, Vorgabezeitenund Lohngruppen.



Vorlesung 4


Der Montagevorranggraph

U2

C2

U6

C6

U1

U8

C8

U10

C10

U11

C11

U9

C9

U7

C7U3

C3

U4

U5

C5C4

C1

6

2

5

7

1

2

3

6

5

5

4


Der Montagevorranggraph ist ein graphisches Hilfsmittel zur Darstellung von Vorrangbeziehungen, die angeben welche Teilverrichtungen vor einer Teilverrichtung durchgeführt werden müssen, welche parallel und welche erst danach ausgeführt werden können. Durch eine Aufspaltung eines Produktes in Baugruppen, deren Montage parallel erfolgen kann, lassen sich erhebliche Durchlaufzeitverkürzungen bei der Montage realisieren.

Legende zum Bild:

Ui = Teilverrichtung i (i= 1…m)

Cj = Bauteil j (j= 1 …p)

= Vorgabezeit ti



Vorlesung 4


Abtaktung von verketteten Anlagen und deren Kennzahlen

Quelle: Lutz, Teamtechnik

OEE (Overall Equipment Effectiveness)

=

Anlagenverfügbarkeit x Leistungsgrad x Qualitätsrate

Taktzeit tT

=Arbeitszeit pro Tag – Bandpausen pro Tag

Stückzahl pro Tag

Taktzeit tT

tm verfügbare Zeit

ti Vorgabezeit

Stationszeit Sm

Zeitanteile bei verketteten Anlagen Kennzahl der Anlagennutzung


Durch Arbeitszuteilung werden die Teilverrichtungen den Arbeitsstationen der Montagelinie unter Beachtung der Vorrangbeziehungen so zugeteilt, dass die Taktzeit an keiner Arbeitsstation überschritten wird und alle Arbeitsstationen möglichst voll ausgelastet sind. Die Taktzeit ist die pro Erzeugnis und Arbeitsstation maximal verfügbare Montagezeit und wird durch die effektive tägliche Arbeitszeit und die pro Tag geforderte Stückzahl bestimmt. Eine optimale Abtaktung oder Arbeitszuteilung liegt dann vor, wenn es ohne Verletzung der Vorrangbeziehungen nicht möglich ist, die Anzahl der benötigten Arbeitsstationen weiter herabzusetzen.

Prozessfähigkeit von verketteten Anlagen heißt: höchste technische Verfügbarkeit, Qualitätsrate und Leistungsgrad in einem geschlossenen Produktionsprozess. Mit diesen drei Komponenten weist ein Produktionssystem in einer Kennzahl OEE die Leistungsstärke von Produktionsanlagen nach. Die OEE sollte dabei 95% erreichen, wobei heutzutage im Schnitt 88% üblich sind. Sie gilt bereits in der Automobilindustrie als Basis für ganzheitliche Erfolgsnachweise ihrer Prozesse. Die Prozesse werden somit intern und extern vergleichbar. Dabei gilt: Je größer die OEE-Kennzahl ist, desto weniger Verluste treten an der Produktionsanlage auf. Die OEE oder auch die Gesamtanlageneffektivität setzt sich wie folgt zusammen:

- Nutzungsverlustzeiten durch Anlagenausfall bzw. Rüst- und Einrichtungsvorgänge,

- Geschwindigkeitsverlustzeiten durch kurzzeitige Unterbrechungen und Stops sowiedurch reduzierte Bearbeitungsgeschwindigkeiten und schließlich

- Verlustzeiten aufgrund von Fehlern wie Qualitätsfehler und Nacharbeit sowie umAnlaufverluste bei Produktionsstart.



Vorlesung 4



Einführung1

Prozessplanung2

Ressourcenplanung3

Anmerkung zu den Folien:

- Betriebsmittelplanung

- Personalplanung



Vorlesung 4


Kapazitive Auslegung von Betriebsmitteln

Auslastung

Verfügbarkeit

t

Kapazität

Max.

Min.

Überkapazität

Outsourcing


Die Maximierung der Zuverlässigkeit und der Verfügbarkeit einer Anlage bedeutet, dass die Anlage „niemals“ ausfällt und immer in der vorgesehenen Geschwindigkeit ohne unnötige Kurzausfälle produziert, niemals ein fehlerhaftes Produkt herstellt und mit minimalen Rüst- oder Anlaufzeiten auskommt. Hauptziele sind dabei:

- Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit

- Erhöhung der Maschinenzuverlässigkeit

- Erhaltung optimaler Anlagenbedingungen

Teilziele:

- Reduzierung von Folgeschäden

- Reduzierung des Instandhaltungsumfangs

- Werterhaltung der Einrichtungen

Betriebsmitteln werden bei der Beschaffung in der Regel auf minimale Kapazitäten ausgelegt, um die Anlagen voll auszulasten.



Vorlesung 4


Abgleich zwischen Bearbeitungsprofil und Maschinenprofil

Analyse der Maschinenbeschreibung

Aufstellen des Leistungsprofilsder Maschinen

Maschinenleistung

Ermittlung der auftretenden Bearbeitungsmerkmale und ihre

Häufigkeiten

Analyse der fertigungstechnischen Anforderungen der Bearbeitungs-

elemente

Bearbeitungsanforderungen

MaschinenprofilBearbeitungsprofil

Vergleich zwischenMaschinenleistung

undBearbeitungsprofil

� Arbeitsraum� Verfahren: Bohren, Senken, Gewinde-

schneiden, Reiben� Steuerung� Genauigkeit� Wirtschaftlichkeit� Umweltverträglichkeit

� Werkstückgröße� Verfahren: Bohren, Senken, Gewinde-

schneiden, Reiben, ...� Technologie� Geometrie� Anzahl unterschiedlicher

Bearbeitungselemente� Genauigkeit


Die Vorraussetzung für die Planung von Art und Eigenschaften der Ferti-gungsmittel ist die Beschreibung der Bearbeitungsaufgabe und der möglichen Fertigungsmittel. Damit ein Vergleich zwischen verschiedenen Maschinen auf Basis der Analyse der Bearbeitungsaufgabe durchgeführt werden kann, müssen genau die Kennwerte bekannt sein, die für die Maschinenauswahl entscheidend sind. Sind Bearbeitungs- und Maschinenprofil erstellt, werden diese anschließend gegenübergestellt.



Vorlesung 4


Kapazitätsberechnung und Ermittlung der Anzahl von Fertigungsmitteln

TK* = TK •

TV = TS • zS • zda

trzL

TK = z • ( + te)

1zG • kN

ErforderlicheMaschinenanzahl

m =TK*TV

Produktionsprogramm

notwendigeMaschinenkapazität

korrigierte notwendigeMaschinenkapazität

Maschinenpark

verfügbareMaschinenkapazität


Legende:

z : Stückzahl/Jahr

zL : minimale Losgröße

tr : Rüstzeit/Los [min]

te : Stückzeit [min]

TK : notwendige Maschinenkapazität [h/a]

TK* : korrigierte notwendige Maschinenkapazität [h/a]

TV : verfügbare Maschinenkapazität [h/a]

TS : Arbeitszeit/Schicht (z.B. 7,5 h)

kN : Nutzungsgrad (z.B. 0,75)

ZG : Zeitgrad (z.B. 1,05)

zda : Arbeitstage/Jahr (z.B. 250)

zS : Schichten/Tag

m : erforderliche Maschinenanzahl



Vorlesung 4


Bewertungsverfahren für die Maschinenauswahl

Quantitative Bewertungsverfahren

� Statische Verfahren (Kostenvergleichsrechnung, Gewinnvergleichsrechnung, Rentabilitätsvergleichsrechnung, Amortisationsvergleichsrechnung)

� Dynamische Verfahren (Kapitalwertmodell, Endwertmodell, Annuitätenmodell, Methode des vollständigen Finanzplans)

� Sensitivitätsanalyse � Direct Cash Flow

KapazitätsbestandKapazitätsbedarf > =Deckung des

Kapazitätsdefizit durch Investitionsplanung

Grundsätzliche Möglichkeiten:

• Eigenerstellung der maschinellen Anlagen

• Fremdbeschaffung

• Kauf

• Leasing

Qualitative Bewertungsverfahren

� Paarweiser Vergleich� Nutzwertanalyse� Potentialanalyse� Wertanalyse


Ist eine investive Erweiterung der Kapazität nötig, gilt es mögliche Maschinenalternativen zu bewerten. Dies ist mit quantitativen Bewertungs-verfahren für die betriebswirtschaftliche Sicht durchzuführen und wird qualitativ für nicht monetär erfassbare Größen auf Seiten der technischen Bewertung durchgeführt.



Vorlesung 4


Stufeninvestitionen bei modularen Montagekonzepten

(unflexible) Investition

Investition

Ab

satz

verl

auf

Jahre

flexible Investition

konventionell

modular, flexibel

Vergleich: konventionell modular, flexibel

Inve

stit

ion

en

Ausbaustufe BVerkettungEinzelplätzeTakt = 15 s

Ausbaustufe CMontagezelleTakt = 10 s

Abbaustufe FHandarbeitsplatzTakt = 25 s

Ausbaustufe DMontagezelleTakt = 7,5 s

Abbaustufe EVerkettungEinzelplätzeTakt = 15 s

Ausbaustufe AHandarbeitsplatzTakt = 25 s




Vorlesung 4


Personaleinsatzstrategien

Legende: k = Kapazität; K = Kapazitätsgrenze; t = Zeit

Leiharbeitereinstellen

k

K

t

Überstunden/Kurzarbeit

k

K

t

k1

k2

ZusätzlicheSchicht

t

k

K2K

Tätigkeitenverlagern

K

t

k

ExterneAuftragsvergabe

K

t

k

� externe Priorität� Konventionalstrafe� Arbeitsmarkt� wirtschaftl. Situation

ExterneEinflussgrößen

� Wirksamkeit

� Dauer

� interne Priorität

InterneEinflussgrößen

Auswahl einer KapazitätsmaßnahmeKAPAZITÄTSABGLEICH

?Flexibilität


Durch Untersuchung interner und externer Einflussgrößen auf die ver-schiedenen Kapazitätsabgleichsmaßnahmen gilt es festzustellen, welche Maßnahme am besten geeignet ist, die Differenz zwischen vorhandener und benötigter Kapazität zu verringern bzw. abzubauen.



Vorlesung 4


Arbeitszeitmodelle in der betrieblichen Praxis

Arbeitszeitmodelle

Telearbeit

Teilzeitarbeit

Amorphe Arbeitszeit Schichtarbeit

Abrufarbeit

Arbeitszeit-konten

GleitzeitServicezeit

Vertrauens-arbeitszeit

JobSharing

„Time-Care“-Modell


In den letzten Jahren haben sich, ausgelöst durch die Notwendigkeit der Er-haltung der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen und aufgrund der Entwicklungen der Gesetzgebung und der Tarifverträge, eine Vielzahl von Modifikationen und Abwandlungen der bisher praktizierten überwiegend starren Arbeitszeitregelungen entwickelt.

Traditionelle Arbeitszeitformen zeichnen sich größtenteils durch starre Regelungen aus, welche nur geringfügige Gestaltungsmöglichkeiten aufwei-sen. Starre Arbeitszeiten beinhalten eine bestimmte Anzahl von Wochen-stunden, beispielsweise 38,5 Wochenstunden, die für alle Mitarbeiter eines Betriebs gelten und gleichzeitig eine bestimmte tägliche Arbeitszeit von z.B. 7,7 Arbeitsstunden pro Tag mit festem Arbeitsbeginn und Arbeitsende beinhalten.

Mit Hilfe flexibler Arbeitszeitmodelle ist es nun möglich, die traditionellen und starren Arbeitszeitregelungen beweglicher zu gestalten, um auf branchen-, betriebs- und mitarbeiterspezifische Umstände und Bedürfnisse reagieren zu können. Flexible Arbeitszeitmodelle zeichnen sich somit in Abgrenzung zu den traditionellen Arbeitszeitformen in erster Linie dadurch aus, dass die Arbeitszeitbedingungen und Anwesenheitszeiten der Mitarbeiter unterschiedlich sein, die Mitarbeiter die eigenen Arbeitszeitstrukturen mitgestalten und die individuellen Arbeitszeiten zum Teil erheblich von den Betriebszeiten abweichen können.



Vorlesung 4

Bilanz der Vorlesung:

Die Vorlesung 4 umfasst die Prozess- und Ressourcenplanung und ist Teil der Einheit “Production Systems“. Bei der Planung und Gestaltung von Prozessen werden die Produktionsprozesse zur Erstellung eines Produkts angesprochen. Die Ressourcenplanung beschränkt sich dabei auf die Betriebsmittel und Personalplanung.

Gegenstand der Prozessgestaltung ist die Planung und Leistungsabstimmung der Herstellungsprozesse. Diese Aufgabe wird in der Regel vom Bereich Arbeitsvorbereitung wahrgenommen. Historisch ist die Entwicklung dieses Bereichs in der steigenden Komplexität sowohl der Produkte als auch der Ferti-gungseinrichtungen und in dem Einsatz neuer spezialisierter Technologien be-gründet. So wurde es notwendig, die „durchzuführende Arbeit vorzubereiten“, bzw. „die Durchführung der Arbeit zu planen“. Die Arbeitsvorbereitung stellt das Bindeglied zwischen der funktionalen, geometrisch orientierten Festlegung des Produkts durch die Konstruktion und seiner Realisierung durch die Fertigung und die Montage dar. In der Arbeitsvorbereitung werden die Technologieketten, Vor-gabezeiten und Abläufe in der Fertigung und in der Montage im einzelnen festgelegt sowie die Durchführung terminlich geplant und überwacht. Entsprechend der Definition des Ausschusses für wirtschaftliche Fertigung (AWF) wird die Ar-beitsvorbereitung in Arbeitsplanung und Arbeitssteuerung untergliedert. Die Ar-beitsplanung legt fest, was wie und womit hergestellt werden soll. Die Arbeits-steuerunghingegen gibt vor, wie viel, wann, wo und durch wen herzustellen ist.

Im Bereich der Ressourcenplanung ist die Betriebsmittelorganisation stets in be-sonderemMaße unternehmensspezifisch. Sie hat koordinierende Funktionen mit dem Ziel einer mengen-, termin- und kostengerechten Bereitstellung der Be-triebsmittel für den Produktionsprozess. Die wichtigsten Ziele sind die Prozess-sicherheit und die Auslastung bei einem möglichst niedrigen Bestand an Be-triebsmitteln und möglichst geringem organisatorischen Aufwand zur Gewähr-leistung der Verfügbarkeit.

Eng verknüpft mit der Prozessplanung ist der Einsatz der Mitarbeiter. Zum einen ist ihre Anzahl und Qualifikation zu bestimmen, zum anderen muss die zentrale Frage entschieden werden, in welcher Organisationsform die Produktion ablaufen soll. Bei der Personalplanung handelt es sich demnach um arbeitswissenschaftliche und arbeitsorganisatorische Fragestellungen.

In der Übung zur Vorlesung 4 werden grundlegende Aufgaben zu den Themen

- Prozessplanung bei verketteten Anlagen,

- Betriebsmittelplanung und

- Personalplanung behandelt.



Vorlesung 4

Fragen zur Vorlesung:

� Was ist ein Montage Vorranggraph, wie ist er aufgebaut?

� Was muss bei der kapazitiven Auslegung von Ressourcen berücksichtigt werden?

� Wie funktioniert die Abtaktung verketteter Anlagen?

� Welche Möglichkeiten bietet die Stufeninvestition bei modularen Anlagenkonzepten?



Vorlesung 4

Literaturhinweise:

Aggteley, B.: Fabrikplanung - Werksentwicklung und Betriebsrationalisierung,Band 1- 3. München: Carl Hanser Verlag, 1987, 1990.

Bühner, R.: Personalmanagement, 3. Auflage. München: Oldenbourg Lehr- und Handbücher der Wirtschafts- und Sozialwissenschaften, 2004

Dangelmaier, W.: Fertigungsplanung (VDI-Buch), 2. Auflage. Berlin: Springer Verlag,2001.

Fallböhmer, M.: Generieren alternativer Technologieketten in frühen Phasen der Produktentwicklung, Dissertation. Aachen: Shaker Verlag GmbH, 2000.

Felix, H.: Unternehmens- und Fabrikplanung – Planungsprozesse, Leistungen und Beziehungen. München: Carl Hanser Verlag, 1998.

Grundig, C.-G.: Fabrikplanung. Planungssystematik – Methoden – Anwendung, 2., aktualisierte Ausgabe. München: Carl Hanser Verlag, 2006.

Gupta, J. C.: Marktinduziertes Ressourcen- und Kostenmanagement –Produktintegrierte Gestaltung der Ressourcenstruktur in der Einzel- und Kleinserienfertigung, Dissertation. Aachen: Shaker Verlag, 1997.

Kettner, H.; Schmidt, J.; Greim, H.-R.: Leitfaden der systematischen Fabrikplanung. Leipzig: Fachbuchverlag, 1984.

Lutz, L.: Auswahl und Erweiterung heuristischer Verfahren für das Abgleichen von Montagelinien, Dissertation. Mainz: Otto Krauskopf-Verlag, 1974.

Schuh, G.; Eversheim, W.: Betriebshütte - Produktion und Management, 7., völlig neu bearbeitete Auflage. Berlin: Springer-Verlag, 1999.

Trommer, G.: Methodik zur konstruktionsbegleitenden Generierung und Bewertung alternativer Fertigungsfolgen, Dissertation. Aachen: Shaker Verlag, 2001.

Wiendahl, H.-P.: Betriebsorganisation für Ingenieure. München: Hanser Verlag, 1989.



Vorlesung 4



Einführung1

Prozessplanung2

Ressourcenplanung3


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