IWW Studienprogramm. Vertiefungsstudium. Produktionsmanagement und Logistik. Lösungshinweise zur 1. Musterklausur

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1 Institut für Wirtschaftswissenschaftliche Forschung und Weiterbildung GmbH Institut an der FernUniversität in Hagen IWW Studienprogramm Vertiefungsstudium Produktionsmanagement und Logistik Lösungshinweise zur 1. Musterklausur

2 1 Aufgabe 1: Zur Bearbeitung von zwei Aufträgen j 1, 2 müssen in einem Unternehmen die sechs Maschinen m A, B, C, D, E, F in unterschiedlicher Reihenfolge durchlaufen werden. Es gelten die folgenden Annahmen: 30 Punkte a) 10 Punkte b) 20 Punkte Auftrag j t ja t jb t jc t jd t je t jf S j A B C D E F B A D C F E Legende: t jm = Bearbeitungszeit in Zeiteinheiten von Auftrag j auf Maschine m S j = technologische (Maschinen-)Reihenfolge von Auftrag j a) Erläutern Sie allgemein das grafische Verfahren nach AKERS, indem Sie näher auf die Zielsetzung und die Vorgehensweise des Verfahrens eingehen. b) Lösen Sie das vorliegende Planungsproblem grafisch, berechnen Sie die minimale Gesamtdurchlaufzeit und zeichnen Sie den zugehörigen Maschinenfolgegantt. Hinweise: Benutzen Sie für die grafische Lösung das Schaubild auf Seite 3. Für den Maschinenfolgegantt steht auf Seite 3 ein Zeichenraster zur Verfügung. Geben Sie in einem Lösungssatz die benötigten Zeiteinheiten des Durchlaufs an. Lösung Aufgabe 1 a) Für den Fall, dass nur 2 Aufträge abzuarbeiten sind, kann das von AKERS entwickelte Verfahren zur Maschinenbelegungsplanung zum Einsatz kommen. Beim Verfahren von AKERS werden die Bearbeitungsfortschritte der einzelnen Aufträge betrachtet. In einem rechtwinkligen Koordinatensystem werden auf den Achsen die Operationszeiten entsprechend ihrer technologischen Maschinenfolge abgetragen, in denen sie auf den Maschinen bearbeitet werden. Die Arbeitsweise dieses Verfahrens besteht nun darin, den Weg mit der geringsten Schrittanzahl zwischen 0 und dem Zielpunkt zu suchen; anhand dieses Weges ist dann der Plan mit der minimalen Gesamtdurchlaufzeit zu erstellen; kein Weg darf durch die so genannten Konfliktfelder führen, welche die Maschinen darstellen auf denen die jeweiligen Aufträge verarbeitet werden. Ein Schritt kann immer nur horizontal, vertikal oder diagonal zu Abszisse erfolgen, d.h. nach rechts, nach oben oder nach rechts oben.

3 2 b) ACKERS Z 2 Z 18 ZE E F C D A 0 B Z 1 GANTT Maschine 2 B A D C F E 1 A B C D E F Zeit Insgesamt werden 18 ZE benötigt zur Fertigstellung benötigt.

4 3 Aufgabe 2: 30 Punkte Erläutern Sie die Aufgaben der Reihenfolgeplanung. Gehen Sie auch auf die drei unterschiedlichen Zielsetzungen der Reihenfolgeplanung ein und erörtern Sie die Vor- und Nachteile dieser Zielsetzungen. Lösung zu Aufgabe 2: Die Aufgabe der Reihenfolgeplanung besteht darin, für die zeitlich geordnete Bearbeitung von verschiedenen Gütern auf unterschiedlichen Maschinen diejenige Reihenfolge zu ermitteln, die im Hinblick auf das verfolgte Unternehmensziel einen optimalen Ablauf des Produktionsprozesses gestattet. Während in der Durchlaufterminierung und im Rahmen des Kapazitätsabgleichs eine wochen- bzw. werktagsgenaue mittelfristige Planung von Auftragsterminen bzgl. der verschiedenen einzusetzenden Betriebsmittelgruppen erfolgt, ist es Ziel der Reihenfolgeplanung, einen kurzfristigen Ablaufplan zu bestimmen, d. h. auf Stunden- oder Minutenbasis die zeitliche Reihenfolge festzulegen, in der die Arbeitsgänge der Fertigungsaufträge auf den einzelnen Maschinen bearbeitet werden. Im Wesentlichen kann man drei Zielsetzungen unterscheiden, die auf Zeitkriterien basieren: Minimierung der Gesamtdurchlaufzeit der Aufträge, Minimierung der Gesamtbelegungszeit der Maschinen, Minimierung der Zykluszeit der Bearbeitung des Auftragsbestandes. Die Gesamtdurchlaufzeit setzt sich aus der Summe der Bearbeitungs- und Wartezeiten aller Aufträge auf bzw. vor allen Maschinen zusammen. Sind die Bearbeitungszeiten der Aufträge reihenfolgeunabhängig und konstant, führt die Minimierung der Gesamtdurchlaufzeit zu denselben optimalen Ablaufplänen, die man bei der Minimierung der Gesamtwartezeit erhält. An den so zu bestimmenden Optimallösungen der Reihenfolgeplanung ändert sich bei einem gegebenen Auftragsbestand, d. h. bei einer festen Anzahl vorliegender Aufträge, auch dann nichts, wenn man anstatt dieser Gesamtsummen die entsprechenden Durchschnittswerte der mittleren Durchlauf- bzw. Wartezeit minimiert. Diese vorgenannten Minimierungsvorschriften, die eng miteinander verbunden sind, liefern dieselben optimalen Entscheidungen für die Maschinenbelegung. Ihr gemeinsames Anliegen im Hinblick auf die Gewinnmaximierung des Gesamtunternehmens ist darin zu sehen, dass sie einen möglichst schnellen Produktionsfluss der Aufträge durch den unternehmerischen Erzeugungsbereich gewährleisten wollen, um dadurch die Kosten des in diesen Werkstücken gebundenen Kapitals möglichst niedrig zu halten. Liegt das Augenmerk der Reihenfolgeplanung stärker auf den maschinenbezogenen Zeitkriterien, so gehen die Problemformulierungen eher von der Zielsetzung der Minimierung der Gesamtbelegungszeit aus. Hierbei ist also

5 4 die Summe aller Bearbeitungs- und Leerzeiten zu minimieren, die an den verschiedenen Maschinen durch die zeitlich geordnete Erledigung der einzelnen Aufträge auftreten. Die optimalen Ablaufpläne bei minimaler Gesamtbelegungszeit stimmen bei konstanten Bearbeitungszeiten mit denen der Minimierung der Gesamtleerzeit überein. Die hieraus resultierenden Optimallösungen sind bei gegebener Maschinenzahl, mit welcher der Auftragsbestand im Planungszeitraum zu bewältigen ist, identisch zu denen, die man bei Minimierung der mittleren Belegungs- bzw. Leerzeit erhält. Die hinter der Minimierung der Gesamtbelegungszeit bzw. der Gesamtleerzeit oder der ihnen entsprechenden Durchschnittswerte stehende ökonomische Philosophie ist darauf ausgerichtet, die vorhandenen betrieblichen Kapazitäten möglichst gut auszulasten. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass die optimalen Ablaufpläne bei Minimierung der Gesamtbelegungszeit im allgemeinen verschieden sind von denen, die sich aus der Minimierung der Gesamtdurchlaufzeit ergeben. Dabei hat sich gezeigt, dass kleinere Gesamtdurchlaufzeiten der Aufträge normalerweise mit höheren Leerzeiten der Maschinen einhergehen und umgekehrt kürzere Gesamtbelegungszeiten der Maschinen größere Wartezeiten der Aufträge bedingen. Dieser Konflikt zwischen den beiden genannten Zeitkriterien wird als Dilemma der Ablaufplanung bezeichnet. Das dritte Zeitkriterium, die Minimierung der Zykluszeit, ist darauf angelegt, den Auftragsbestand als Ganzes zum frühestmöglichen Zeitpunkt abgearbeitet zu haben. Danach muss also der optimale Ablaufplan derart bestimmt sein, dass die Durchlaufzeit des sich zuletzt in der Bearbeitung befindlichen Auftrags möglichst kurz gewählt wird. Hierbei bleibt die Einhaltung von Lieferterminen einzelner Aufträge unberücksichtigt.

6 5 Aufgabe 3: Erklären und beschreiben Sie die a) ankunftszeit-, die 30 Punkte a) 10 Punkte b) 10 Punkte c) 10 Punkte b) bearbeitungszeit- und die c) terminorientierten Prioritätsregeln. Lösung zu Aufgabe 3: a) Zu den ankunftszeitorientierten Regeln gehören: First in first out (FIFO): Der Auftrag, der als erster im Produktionsbereich eingetroffen ist, hat die höchste Priorität. Diese Regel wird auch als FASFS-Regel bezeichnet (First arrival at the shop first served). First come first served (FCFS): Es soll der Auftrag als nächster bearbeitet werden, der als erster an der entsprechenden Maschine eingetroffen ist und somit die längste Zeit in der Warteschlange verbracht hat. Im Gegensatz zur FIFO-Regel bezieht sich die FCFS-Regel also auf einzelne Betriebsmittel. b) Zu den bearbeitungszeitorientierte Regeln gehören: Kürzeste Operationszeit (KOZ): Es wird der Auftrag als nächster zur Bearbeitung ausgewählt, der die kürzeste Operationszeit von allen vor einer bestimmten Maschine wartenden Aufträgen für die unmittelbar bevorstehende Bearbeitungsoperation hat. Ziel ist es, möglichst viele Aufträge durchzuschleusen. Das Gegenstück zu KOZ ist die Reihenfolgeermittlung nach der längsten Operationszeit (LOZ). Diese Regel, die die Aufträge mit den längsten Bearbeitungszeiten bevorzugt, wird in der Literatur durchweg als ungünstig bezeichnet. Kürzeste Restoperationszeit bzw. Restbearbeitungszeit (KRB): Derjenige Auftrag in der Warteschlange mit der kleinsten Summe der Operationszeiten, die noch bis zur Fertigstellung des Auftrages anfallen, erhält die höchste Priorität. Durch diese Vorgehensweise werden vor allem bereits weit fortgeschrittene Fertigungsaufträge beschleunigt. Geringste Anzahl der Restoperationen (Regel der wenigsten noch auszuführenden Arbeitsgänge, WAA): Die höchste Priorität wird dem vor einer Maschine wartenden Auftrag zugewiesen, der die geringste Anzahl an noch durchzuführenden Operationen aufweist.

7 6 c) Folgende terminorientierte Prioritätsregeln lassen sich aufführen: Frühester Fertigstellungstermin bzw. frühester Liefertermin: Die höchste Priorität wird dem vor einer Maschine wartenden Auftrag zugewiesen, der den frühesten Fertigstellungs- bzw. Liefertermin aufweist. Minimale Schlupfzeit (SLACK, SZ-Regel): Derjenige Auftrag wird aus der Warteschlange zur Weiterbearbeitung als erster ausgewählt, dessen Differenz zwischen Fertigstellungstermin und aktuellem Zeitpunkt abzüglich der Summe der Restbearbeitungszeiten (Schlupfzeit) minimal ist.

8 7 Aufgabe 4 30 Punkte Erklären Sie die Ziele und die einzelnen Bestandteile des so genannten Lean Managements bzw. der Lean Production. Lösung zu Aufgabe 4: Ziele: Verminderung der Gemeinkosten kürzere Entscheidungswege o erhöhte Reaktionsfähigkeit in Beschaffung, Produktion und Absatz Erhöhung der Produktivität Erhöhung der Qualität o durch verbesserte Motivation der Mitarbeiter Bestandteile des Lean Managements bzw. der Lean Production: Just-in-Time-Konzept Produktion und Lieferung in kleinen Losen Bereitstellung von Materialien nach dem Supermarktprinzip Die fehlenden Teile werden neu hinzugefügt, sobald eine Lücke erkannt oder ein Mindestbestand unterschritten wird Modular Sourcing Zulieferung von komplexen Vorprodukten Verringerung der Fertigungstiefe Senkung der Verwaltungs- und Steuerungsaktivitäten Single Sourcing/Double Sourcing Reduzierung der Anzahl der Zulieferer Für jede Vorproduktart ein (single) oder zwei (double) Zulieferer Verminderung der Zuliefereranzahl entlastet die Betreuungs- und Verwaltungskapazitäten Forderung von geringeren Einstandspreisen von verbleibenden Zulieferern Global Sourcing Ausweitung der Beschaffungsaktivitäten auf globale Ebene o Senkung der Einstandspreise o Verbesserung der Qualität Regionale Anordnung wesentlicher Zulieferwerke in der Nähe des Abnehmers Total Quality Management Verminderung des Umfangs der Nachbearbeitungen durch steigende Qualität Senkung der Nachbearbeitungskosten Steigerung der Kundenzufriedenheit Minderung möglicher Kosten (Strafen oder Schadenersatz) aufgrund von Qualitätsmängeln

9 8 Abbau der Hierarchien Steigerung des Verantwortungsbewusstseins und der Motivation der Mitarbeiter Stärkere Nutzung des Wissens der Mitarbeiter vor Ort Verkürzte Abstimmungs- und Entscheidungsprozesse Gruppenarbeit Selbstregulierung der Gruppe Geringerer Steuerungsaufwand Humanisierung der Arbeit Stärkere Motivation durch wechselnde Tätigkeiten