Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. Lehrstuhl für Produktionsmanagement Prof. Dr.-Ing. A.

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1 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Lehrstuhl für Produktionsmanagement Prof. Dr.-Ing. A. Kampker Fabrikplanung Musterlösung 9 und Production Systems II - Organisationsgestaltung und Lean Production - Vorlesungsverantwortlicher: Dipl.-Wirtsch. Ing. Sven Koch Steinbachstr. 9 HOH Raum 54 Tel.: S.Koch@wzl.rwth-aachen.de Production Systems II M9 und M S.

2 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis Seite Musterlösung Daten zur Lösung der Aufgabe Seite Aufgabe Organisationsgestaltung Seite Aufgabe Wertstromdesign Seite 3 Aufgabe 3 Selbstrechenübung Seite 3 Production Systems II M9 und M S.

3 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe c): Fertigungsbereich Außenverzahnung Exemplarisch wird für den Bereich Außenverzahnung die Fertigung von Planetenrad (groß), n und eines N9+-Getriebes betrachtet. Die Fertigung der Außenverzahnungen ist in Werkstätten organisiert. Härten Es wird von einem -Schicht-Betrieb an 5 Tagen im Jahr ausgegangen. H H Die effektive Maschinenkapazität beträgt 7,5h (45 min). Die Öfen haben wegen Mehrfachbestückung die dreifache Kapazität (35 min) Bedarfsplanung Außenverzahnungsteile Profilschleifen ZSPa ZSPb ZSPc Drehen DSZ Verzahnungsfräsen ZFa ZFb 3 8 ZSPd ZSPe ZSPf DNK ZFc Planmenge [Stück/Jahr] Planetenrad Maschine Schleifen SNUa SNUb SA Pufferlager Mitarbeiter M M Außenverzahnungsteile Seite Die Außenverzahnungsteile Planetenrad (groß), und, welche Bestandteil der Getriebestufen des N9+-Getriebes sind, werden im Fertigungsbereich Außenverzahnung hergestellt. Für die drei verschiedenen Außenverzahnungsteile sind folgende Jahresstückzahlen prognostiziert. Planetenrad mit Sachnummer A:.8 Stück pro Jahr mit Sachnummer A: 7 Stück pro Jahr mit Sachnummer A3: 7 Stück pro Jahr Mehr- Maschinenbedienung soll ausgeschlossen sein, d.h. an jeder Maschine und jedem Ofen arbeitet ein Mitarbeiter. Die drei Außenverzahnungsteile werden in einer Werkstattfertigung mit insgesamt 8 Mitarbeitern gefertigt. Pro Mitarbeiter entstehen Personalkosten in Höhe von ca. 5. pro Jahr. Die Fertigung erfolgt in Monatslosen von einem Zwölftel der Jahresstückzahl. Production Systems II M9 und M S.

4 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe c): Materialflüsse im Fertigungsbereich Außenverzahnung Härten H (3) H (5) Profilschleifen Drehen Verzahnungsfräsen ZSPa (6) ZSPb (6) ZSPc (6) DSZ (4) ZFa (3) ZFb (3) ZSPd (6) ZSPe (6) ZSPf (6) DNK (8) ZFc (3) Schleifen SNUa () SA (7) SNUb () M (4) M (8) Planetenrad Seite 3 Visualisierung der Materialflüsse für die drei Außenverzahnungsteile im in Werkstätten organisierten Fertigungsbereich der Außenverzahnung. Production Systems II M9 und M S. 3

5 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe c): Arbeitspläne und Daten des Fertigungsbereichs Außenverzahnung Vereinfachter Arbeitsplan Verzahnungsfräsen Beschreibung Profilschleifen Drehen Härten Schleifen Maschinentyp Arbeitsschritt Planetenradø 5,6 St/Schicht ø,4 St/ Schicht ø,4 St/ Schicht Mittlere benötigte Maschinenzeit [min] Es wird von einem -Schicht-Betrieb ausgegangen Die effektive Maschinenkapazität beträgt 7,5h (45 min) Es wird an 5 Tagen im Jahr produziert Die Öfen haben wegen Mehrfachbestückung eine dreifache Kapazität (35min) Maschinenbelegung Drehen Härten Schleifen Planetenrad ZF DSZ DNK H H SNU SA ZSP M M Profilschleifen Verzahnungsfräsen = Maschinentyp zur Herstellung des jeweiligen Teils geeignet Seite 4 Production Systems II M9 und M S. 4

6 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe d): Veränderter Fertigungsbereich Außenverzahnung Es werden weiterhin für den Bereich Außenverzahnung die Fertigung von Planetenrad (groß), n und eines N9+- Getriebes betrachtet. Die Produktionsplanzahlen bleiben unverändert. Innerhalb der Werkstattfertigung haben sich die Maschinenanzahl sowie der Maschinenbelegungsplan geändert. Es wird weiterhin von Schichten ausgegangen. Härten H H H3 Die effektive Maschinenkapazität beträgt weiterhin 7,5h (45 min). Die Kapazität der Öfen beträgt weiterhin 35 min. Profilschleifen Drehen Verzahnungsfräsen ZSPa ZSPb DSZa DSZb ZF 3 Bedarfsplanung Außenverzahnungsteile 8 ZSP DNK ZF3 Planmenge [Stück/Jahr] Planetenrad Außenverzahnungsteile Schleifen SNUa SNUb SA Maschine Pufferlager M M M3 Mitarbeiter Seite 5 Es wird weiterhin die Fertigung von Planetenrad (groß), und, welche Bestandteil der Getriebestufen des N9+-Getriebes sind, im Fertigungsbereich Außenverzahnung betrachtet. Die Prognostizierten Jahresstückzahlen bleiben unverändert: Planetenrad mit Sachnummer A:.8 Stück pro Jahr mit Sachnummer A: 7 Stück pro Jahr mit Sachnummer A3: 7 Stück pro Jahr Mehr- Maschinenbedienung soll ausgeschlossen sein, d.h. an jeder Maschine und jedem Ofen arbeitet ein Mitarbeiter. Die drei Außenverzahnungsteile werden in einer Werkstattfertigung mit nun insgesamt 7 Mitarbeitern gefertigt. Pro Mitarbeiter entstehen weiterhin Personalkosten in Höhe von ca. 5. pro Jahr. Die Fertigung erfolgt weiterhin in Monatslosen von einem Zwölftel der Jahresstückzahl. Production Systems II M9 und M S. 5

7 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe d): Veränderte Materialflüsse im Fertigungsbereich Außenverzahnung Härten H (4) H (6) H3 (4) Profilschleifen ZSPa (3) ZSP () ZSPb (3) DSZa (6) Drehen DSZb (6) DNK () Verzahnungsfräsen ZF () ZF3 (5) Schleifen SNUa (8) SNUb (8) M (4) M () SA () M3 (3) Planetenrad Seite 6 Visualisierung der veränderten Materialflüsse veränderten Fertigungsbereich Außenverzahnung Production Systems II M9 und M S. 6

8 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe d): Veränderter Arbeitsplan und Maschinenbelegung des Fertigungsbereichs Außenverzahnung Arbeitsplan Drehen Härten Schleifen Planetenrad ø 5,6 St/ Schicht 6 min 8 min 7 min 8 min 6 min 8 min ø,4 St/ Schicht 5 min 6 min 6 min 7 min min 55 min Benötigte Maschinen Maschinentyp ZF Verzahnungsfräsen ZF ZF3 DSZ Drehen DNK H Härten H H3 SNU Schleifen SA Profilschleifen Verzahnungsfräsen Beschreibung Arbeitsschritt ø,4 St/ Schicht Mittlere benötigte Maschinenzeit 4 min 7 min 5 min 8 min 3 min 75 min Es wird von einem -Schicht-Betrieb ausgegangen Die effektive Maschinenkapazität beträgt 7,5h (45 min) Die Öfen haben wegen Mehrfachbestückung eine dreifache Kapazität (35min) Planetenrad Profilschleifen ZSP ZSP M M M3 = Maschinentyp zur Herstellung des jeweiligen Teils geeignet Seite 7 Veränderter Arbeitsplan und veränderte Maschinenbelegung Production Systems II M9 und M S. 7

9 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe d): Kapazitive Randbedingungen des Fertigungsbereichs Außenverzahnung Jede Maschine besitzt eine Kapazität von 45 Minuten pro Schicht. Die Härteöfen haben wegen Mehrfachbestückung die dreifache Kapazität (35min) Es wird in einem Zweischichtsystem an 5 Tagen pro Woche gearbeitet. Puffergröße zwischen den Werkstattbereichen [Stück] 5 3 Anzahl der Außenverzahnungsteile, die gleichzeitig in einer Werkstatt gefertigt werden Aus bestehenden Analysen ist bekannt, dass es einen Zusammenhang zwischen dem im Werkstattbereich hergestellten Produkt- bzw. Typenspektrum und der notwendigen Puffergröße zwischen den einzelnen Werkstätten gibt. Seite 8 Production Systems II M9 und M S. 8

10 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe ): Symbole des Wertstromdesigns I/II VA=t sek / Puffer Seite 9 Production Systems II M9 und M S. 9

11 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe ): Symbole des Wertstromdesigns II/II ZZ: Zykluszeit VA: Verfügbare Arbeitszeit RZ: Rüstzeit Symbole für die Zeitachse Zeitachse * Reichweite der Bestände für die durchschnittliche Tagesproduktion an Fertigware (nicht: Reichweite für den nachfolgenden Prozess!) ** Genauer: Summe der Bestandsreichweiten bzw. maximale Durchlaufzeit eines Rohmaterials Seite Production Systems II M9 und M S.

12 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Zu Aufgabe ): Fertigungsprozess Bei der Produktion eines N9 + -Getriebes soll im Wertstrom für den Bereich Fertigung als Referenzprozess die Herstellung eines Planetenrads (groß) betrachtet werden. Der Kundenbedarf an N9 + -Getrieben liegt bei Getrieben pro Woche. Folgende Arbeitstabelle ist für den Wertstrom gegeben: Arbeitsschritt Beschreibung Zykluszeit [min] Rüstzeit [min] Mitarbeiter Bestand Verzahnungsfräsen Drehen Härten Schleifen Profilschleifen Seite Der Produktionsprozess: Der Zulieferer liefert täglich die benötigten Halbzeuge an die Fertigung, sowie Montageteile direkt an die Montage. Die Fertigungsabfolge für ein Planetenrad (groß) ist der obigen Tabelle zu entnehmen. Nach der Montage werden die fertigen Getriebe täglich an den Kunden ausgeliefert. Es wird in einem Zweischichtbetrieb von jeweils 7,5 Stunden an 5 Tagen pro Woche gearbeitet. Produktionsplanung: Der Kunde sammelt die Aufträge und übermittelt sie einmal wöchentlich an den Vertrieb. Dieser legt Verkaufsaufträge im ERP-System BAAN an. Das ERP- System erstellt Produktionspläne und leitet diese an den Einkauf, die einzelnen Prozesse der Fertigung, sowie die Montage weiter. Der Einkauf bestellt wöchentlich beim Zulieferer die benötigten Teile. Production Systems II M9 und M S.

13 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe a) Aufgabe a): Mögliche Kriterien könnten sein: Eigenschaften des Produktprogramms z.b.: Variantenreichtum, Transportfähigkeit, Die angewendeten Fertigungsverfahren z.b.: Maschinentypen, Kooperationsgrad, Stückzahlen u. Losgrößen z.b.: Einzelfertigung, Serienfertigung, Massenfertigung, Kundenbedürfnisse z.b.: Qualität, Änderungswünsche, Termintreue, Fähigkeiten der Mitarbeiter z.b.: Mechatroniker, Industriemechaniker, Arbeiter, Der Organisationstyp richtet sich nach dem dominanten Kriterium. Es können grundsätzlich produkt- bzw. kundenorientierte und funktionsorientierte Organisationstypen in der Produktion unterschieden werden. Seite Production Systems II M9 und M S.

14 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe b) Aufgabe b): i. In einer funktionalen Organisation werden Arbeitsschritte nach Ähnlichkeit des Arbeitsinhaltes zusammengefasst. So werden Mitarbeiter in Abhängigkeit ihrer Qualifikation gruppiert und Maschinen in Abhängigkeit ihrer Funktion. Dies könnte z.b. eine Gruppe mit Drehmaschinen sein oder eine Instandhaltungsgruppe mit Industriemechanikern. In einer Spartenorganisation werden Arbeitsschritte zu vollständigen Prozessketten nach Ähnlichkeit des Endproduktes oder des Kundenkreises zusammengeführt. Für die Produktion bedeutet dies, dass die Maschinen und Mitarbeiter zu Einheiten zusammengefasst werden, die für die Herstellungsprozesskette eines Produktes benötigt werden. ii. Funktionale Organisation Vorteile: Flexibilität, Redundanz bei Störungen, gebündelte Kompetenz Nachteile: lange Durchlaufzeiten und große Bestände, wenig Transparenz Spartenorganisation (Produkte oder Kunden) Vorteile: übersichtlicher Wertstrom, Integration von Kundenbedürfnissen Nachteile: Gr. Abhängigkeit bei Produkt- od. Marktänderungen, redundante Ressourcen Seite 3 Production Systems II M9 und M S. 3

15 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe c)i. 5 Wiederholhäufigkeit = Anzahl Fertigungslose einer Sachnummer Jahr 4 Wiederholhäufigkeit 3 - Beispiel: Anlagenbau Einzelfertigung Beispiel: WZM- Hersteller Großserienfertigung Beispiel: Elektronikkleinteilehersteller Beispiel: Haushaltsgerätehersteller Kleinserienfertigung Massenfertigung Punktfertigung Produzierte Jahresstückzahl Werkstattfertigung Jahresstückzahl: = 4 Stk/ Jahr Gruppenfertigung Wiederholhäufigkeit: 3 x = 36 Lose/ Jahr Linienfertigung Zwischen Klein- und Großserienfertigung Wahl zwischen Werkstatt- und Gruppenfertigung Seite 4 Production Systems II M9 und M S. 4

16 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe c)ii. Werkstattfertigung Bearbeitungszeit Planetenrad [min] Bearbeitungszeit [min] Bearbeitungszeit [min] Prozessschritt Maschinent yp Kapazität einer Maschine pro Schicht [min] Ø5,6 St/Schicht Ø,4 St/Schicht Ø,4 St/Schicht benögtite Maschinen benögtite Maschinen (aufgerundet) Verzahnungsfräsen ZF ,43 3 Drehen DSZ DNK ,39,9 Härten H H ,77,3 Schleifen SNU SA ,, Profilschleifen ZSP ,4 6 M M ,5,6 Seite 5 Beispielrechnung: Bearbeitungszeit eines Planetenrads beim Verzahnungsfräsen: 6 min x 5,6 St/Schicht = 896 min/schicht Benötigte Maschinen zum Verzahnungsfräsen: (896 min/schicht + 98 min/schicht + 98 min/schicht) / 45 min/schicht =,43 Production Systems II M9 und M S. 5

17 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe c)iii. m i k i m k i Anzahl der Arbeitsplätze, mit denen Arbeitsplatz i unmittelbar im Materialfluss verbunden ist m Anzahl der Arbeitsplätze, der betrachteten Produktionseinheiten Zunächst werden die Kooperationsgrade der einzelnen Werkstätten gebildet, anschließend ergibt deren Summe den Gesamtkooperationsgrad. ) ZF k ZF a k ZF m b k ZF c D k DSZ k DNK m H k H k H m S k SNU a k SNU b k SA m ZSP k ZSP a k ZSP b k ZSP c k m ZSP d k ZSP e k ZSP f M k M k M k M 3 m ) 3) ZF D H S ZSP M ,33 8 4) Der Kooperationsgrad ist ein Maß um zu beschreiben, wie gerichtet der Materialfluss ist. Seite 6 Production Systems II M9 und M S. 6

18 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe c)iii. iv. -m-diagramm zur Bestimmung der Fertigungsform Kooperationsgrad Werkstattstruktur (Werkstattfertigung) 4 3 Gruppenstruktur Linienstruktur (Reihenfertigung) 5 5 Arbeitsplatzanzahl Quelle: Schmigalla 968, S. 49 Die einzig sinnvolle Arbeitsorganisation unter den gegebenen Randbedingungen ist eine Werkstattfertigung. Seite 7 Production Systems II M9 und M S. 7

19 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe d)i. [Für die folgenden Berechnungen gilt hier der geänderte Arbeitsplan von S. 7] Werkstattfertigung Alternative Alternative Alternative3 Typ Ist- Anzahl Maschinenkapazität pro Schicht Planetenrad ø5,6 St/Schicht ø,4 St/Schicht ø,4 St/Schicht Pla- neten- & Planetenrad & Planete n- rad Verzahnungsfräsen ZF ZF ZF3 45 min 45 min 336 min 7 min 56 min Drehen DSZ DNK 9 min 45 min 448 min 4 min 38 min Härten H H 35 min 35 min 95 min min H3 35 min 4 min Schleifen SNU SA 9 min 45 min 448 min 38 min 5 min Profilschleifen ZSP ZSP 9 min 45 min 896 min 8 min M 45 min 448 min M 45 min 7 min M3 45 min 45 min Seite 8 Überflüssige Maschine bei Alt. Werkstattfertigung Hier muss jeweils eine Maschine angeschafft werden Alternative Alternative Alternative3 Drehen Härten Typ ZF ZF ZF3 DSZ DNK H H Maschinenkapazität pro Schicht 45 min 45 min 9 min 45 min 35 min 35 min Planetenrad ø5,6 St/Schicht 336 min min 95 min ø,4 St/Schicht 7 min 4 min 4 ø,4 St/Schicht 56 min 38 min min Pla- neten- & Planetenrad Planete n- rad & Ist- Anzahl Verzahnungsfräsen H3 35 min 4 min Schleifen SNU SA 9 min 45 min 448 min 38 min 5 min Profilschleifen ZSP ZSP 9 min 45 min 896 min 8 min M 45 min 448 min M 45 min 7 min M3 45 min 45 min Beispielhafte Vorgehensweise zur Bestimmung der notwendigen Maschinen:.&. Die wird in Alternative mittels Gruppenfertigung hergestellt. 3. Die kann nur mit der Maschine ZF3 hergestellt werden. 4. Die benötigte Maschinenkapazität wird mit einer Maschine hinreichend abgedeckt. So wird die vorhandene Maschine ZF3 in der Spalte (Alternative ) eingetragen. Bemerkung: Alt. und Alt. 3 erfordern beim Verzahnungsfräsen die Anschaffung einer neuen Maschine (in beiden Fällen ZF). Nur Maschine ZF kann sowohl Planetenrad, als auch herstellen. Alternativ wäre auch eine neue Maschine ZF3 denkbar. In Alt. (der gewählten Anschaffung von ZF) kann diese Maschine sogar die benötigten Kapazitäten zur Herstellung von Planeten- und abdecken, sodass eine Maschine überflüssig wird. Production Systems II M9 und M S. 8

20 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe d)i. Alternative Planeten- & Überflüssige Maschine, da das mit dieser Maschine nicht hergestellt werden kann. ZF ZF DSZa DSZb H H3 SNUa SNUb Zusätzliche Maschine, die in der Werkstatt noch nicht vorhanden ist. ZSPa ZSPb M M ZF3 DNK H SA ZSP M3 Alternative Planetenrad ZF DSZa H SNUa ZSPa ZSPb M & ZF3 DSZb DNK H H3 SNUb SA ZSP M M3 Alternative 3 Planetenrad ZF DSZa H SNUa ZSPa ZSPb M ZF DSZb H3 SNUb M ZF3 DNK H SA ZSP M3 Seite 9 Production Systems II M9 und M S. 9

21 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe d)ii. Werkstattfertigung Alternative Alternative Alternative3 Typ Ist- Anzahl Maschinenkapazität pro Schicht Planetenrad ø5,6 St/Schicht ø,4 St/Schicht ø,4 St/Schicht Pla- neten- & Planetenrad Planetenrad & Ritzel -welle Verzahnungsfräsen ZF ZF ZF3 45 min 45 min 336 min 7 min 56 min Drehen DSZ DNK 3 9 min 45 min 448 min 4 min 38 min Härten H H H min 35 min 35 min 95 min 4 min min Schleifen SNU SA 3 9 min 45 min 448 min 38 min 5 min Profilschleifen ZSP ZSP 3 9 min 45 min 896 min 8 min M M M min 45 min 45 min 448 min 7 min 45 min Seite Vorgehensweise zur Bestimmung der notwendigen Mitarbeiterzahl: Jede Maschine erhält einen Mitarbeiter. Gesamtzahl Mitarbeiter: IST-Anzahl: 7; Alt.: 7; Alt.: 7; Alt.3: 8 Production Systems II M9 und M S.

22 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe d)ii. Aus bisheriger Analyse ist bekannt: Durch die Verkleinerung der Lose bei Gruppenfertigung verändern sich die Aus Puffergrößen. bisheriger Durch Analyse weniger ist bekannt: Produktwechsel auf einer Maschine Durch können die aufwendige Verkleinerung Umrüstvorgänge der Lose bei Gruppenfertigung unterbleiben. verändern sich die Puffergrößen. Durch weniger Produktwechsel auf einer Maschine können aufwendige Umrüstvorgänge unterbleiben. Puffergröße zwischen den Werkstattbereichen Puffergröße zwischen den Werkstattbereichen Anzahl der Produkte, die gleichzeitig in einer Werkstatt gefertigt werden 3 Anzahl der Produkte, die gleichzeitig in einer Werkstatt gefertigt werden Aus der Ermittlung der benötigten Maschinen und Mitarbeiteranzahl: Zusätzliche Mitarbeiter Anzahl neuer Zusätzliche Maschinen Mitarbeiter Werkstatt 5 5 Anzahl Puffer Bestände neuer Maschinen zwischen Maschinengruppen Puffer Bestände zwischen Maschinengruppen Reihenfertigunfertigung Reihen- Aus der Ermittlung der benötigten Maschinen Werkstatt und Mitarbeiteranzahl: Alt. Alt. Reihenfertigung Alt. 3 Reihenfertigung Alt. Reihenfertigung Alt. Reihenfertigung Alt. 3 Seite Production Systems II M9 und M S.

23 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe d)iii. iv. Zusätzliche Mitarbeiter Zusätzliche Mitarbeiterkosten pro Jahr (5 EUR) Zusätzliche Maschinen Zusätzliche Maschinenkosten ( EUR) Puffergröße Bestand Kosten für den Bestand (9 EUR pro Stück) [ ] Summe der Kosten [ ] Abschreibung linear (5 Jahre) [ ] Kapitalzinsen (,5 %) [ ] [ ] Werkstatt Alternative Alternative Alternative Der Bestand berechnet sich aus Anzahl der Arbeitsstationen multipliziert mit der durchschnittlichen Puffergröße Seite Kostenvergleichsrechung: Alternative, Kombination aus Werkstatt- Gruppenfertigung und Production Systems II M9 und M S.

24 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe a)i. Kunde Bedarf: Getriebe/Woche Montage Fertigung Verzahnungsfräseschleifen Profil- Drehen Härten Schleifen I I I I I I 3 6 I Montage ZZ = 6 min ZZ = 95 min ZZ = 85 min ZZ = 8 min ZZ = 36 min ZZ = 5 min RZ = 3 min RZ = min RZ = min RZ = 5 min RZ = 3 min RZ = 3 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min Seite 3 Production Systems II M9 und M S. 3

25 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe a)ii. Zulieferer Kunde Bedarf: Getriebe/Woche täglich Montage täglich Fertigung I Montage täglich Verzahnungsfräseschleifen Profil- Drehen Härten Schleifen I I I I I I Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage ZZ = 6 min ZZ = 95 min ZZ = 85 min ZZ = 8 min ZZ = 36 min ZZ = 5 min RZ = 3 min RZ = min RZ = min RZ = 5 min RZ = 3 min RZ = 3 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min Bestandsreichweitenberechnung: Bestand/Bedarf, z.b beim Verzahnungsfräsen 3/ Getriebe pro Tag* = 5 Tage * bei einer 5 Tage Woche werden Getriebe pro Tag nachgefragt Seite 4 Production Systems II M9 und M S. 4

26 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe a)iii. ERP System Legt Verkaufsaufträge an Wöchentliche Bestellung Einkauf Vetrieb Wöchentliche Bestellung Zulieferer Kunde Bedarf: Getriebe/Woche täglich Montage täglich Fertigung I Montage täglich Verzahnungsfräseschleifen Profil- Drehen Härten Schleifen I I I I I I Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage ZZ = 6 min ZZ = 95 min ZZ = 85 min ZZ = 8 min ZZ = 36 min ZZ = 5 min RZ = 3 min RZ = min RZ = min RZ = 5 min RZ = 3 min RZ = 3 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min Seite 5 Production Systems II M9 und M S. 5

27 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe a)iv. ERP System Legt Verkaufsaufträge an Wöchentliche Bestellung Einkauf Vetrieb Wöchentliche Bestellung Zulieferer Kunde Bedarf: Getriebe/Woche täglich Montage täglich Fertigung I Montage täglich Verzahnungsfräseschleifen Profil- Drehen Härten Schleifen I I I I I I Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage ZZ = 6 min ZZ = 95 min ZZ = 85 min ZZ = 8 min ZZ = 36 min ZZ = 5 min RZ = 3 min RZ = min RZ = min RZ = 5 min RZ = 3 min RZ = 3 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min 5 Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage 6 Min 95 Min 85 Min 8 Min 36 Min 5 Min Tage 93 min Seite 6 Production Systems II M9 und M S. 6

28 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe b)i. ERP System Legt Verkaufsaufträge an Wöchentliche Bestellung Einkauf Vetrieb Wöchentliche Bestellung Zulieferer Kunde Bedarf: Getriebe/Woche täglich Montage täglich Fertigung I Montage täglichversand Verzahnungsfräseschleifen Profil- Drehen Härten Schleifen I I I I I I Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage ZZ = 6 min ZZ = 95 min ZZ = 85 min ZZ = 8 min ZZ = 36 min ZZ = 5 min RZ = 3 min RZ = min RZ = min RZ = 5 min RZ = 3 min RZ = 3 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min VA = 9 min 5 Tage 5 Tage Tage Tage 5 Tage 5 Tage Tage Schrittmacherprozess: 93 min 6 Min 95 Min 85 Min 8 Min 36 Min Profilschleifen; 5 Min ZZ = 36 Minuten Seite 7 Production Systems II M9 und M S. 7

29 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe b)ii. In einem Soll-Zustand ist der Schrittmacher der Produktionsprozess, der durch die externen Kundenaufträge gesteuert wird. Man spricht auch vom Kundentakt. Dem Schrittmacher vorgelagerte Prozesse werden nach dem Pull-Prinzip (Zugsteuerung), nachgelagerte Prozesse über FIFO (First in, first out) gesteuert. Nach dem Kundentakt werden die Prozesse einer Fertigungskette so umstrukturiert und zusammengefasst, dass die Prozessschritte annähernd gleiche Bearbeitungszeit benötigen, und eine möglichst durchgängige Bearbeitung ohne Unterbrechungen und Liegezeiten stattfindet. Seite 8 Production Systems II M9 und M S. 8

30 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe b)iii. Zykluszeit PULL FIFO Case Eickhoff (Minuten) 36 (Schrittmacher) (Kundentakt) 9 (Schrittmacher) Prozessschritt Die Umstrukturierung der Prozessschritte und die Anpassung der Bearbeitungszeiten an einen Kundentakt gestaltet sich im betrachteten Beispiel als problematisch: Zum einen hat der erste Teil der Übung gezeigt, dass eine kontinuierliche Fließfertigung keine sinnvolle Alternative ist. Zum Anderen kann eine Umstrukturierung der Arbeitsinhalte aufgrund des Prozesses und der verwendeten Maschinen nicht einfach realisiert werden. Die folgende Selbstrechenübung bietet ein Beispiel zur Entwicklung eines Soll-Zustandes Selbstrechenübung (Sekunden) Selbstrechenübung: nach Taktung ( Sekunden) Seite 9 Production Systems II M9 und M S. 9

31 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe 3a)i. iv. Zulieferer Wöchentliche Bestellung Produktionsplanung Wöchentliche Bestellung Kunde 5 Stück/Woche 4-tägig -Wochenplan Wöchentliche Planung xwöchentlich Aluminium Profile Tage Ablängen I ZZ= 3 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Ablängen II 5 Tage Tage ZZ= 35 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Fräsen ZZ= 75 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Tage Fügen ZZ= 6 sek. RZ = min VA = 7 sek. Montage Tage ZZ= 9 sek. RZ = min VA = 7 sek. Verpackung Tage 3 Tage ZZ= 65 sek. RZ = min VA = 7 sek. Versand ZZ= sek. RZ = min VA = 7 sek. Spritzguss Kabelsätze Tage 5 Tage Kunststoffgranulat Tage ZZ= 6 sek. RZ = 9 min VA = 7 sek. Tage 5 Tage Tage Tage Tage Tage 3 Sekunden 35 Sekunden 75 Sekunden 6 Sekunden 8 Sekunden 65 Sekunden 3 Tage 6 Tage 445 Sekunden Seite 3 Production Systems II M9 und M S. 3

32 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe 3b)i. i) Die Zykluszeit des Schrittmacherprozesses im Ist-Zustand beträgt 9 Sekunden (Prozess Montage). Im Soll-Zustand ist der Schrittmacher der Produktionsprozess, der durch die externen Kundenaufträge gesteuert wird. Man spricht dann auch von Kundentakt. Die Taktzeit des Schrittmacherprozesses ergibt sich aus der vom Kunden benötigten Produktionsmenge und der verfügbaren Arbeitszeit. verfügbare Betriebszeit protag Taktzeit vom Kundenbenötigte Pr oduktionsmenge protag 7,5 h / Schicht36 sek / h 7. sek Taktzeit / 5 Stk./ Schicht 5 Stk. Kundentakt sek Stk Seite 3 Production Systems II M9 und M S. 3

33 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe 3b)ii. ii) Ziel ist eine Fertigung ohne Unterbrechungen und Liegezeiten. Die Abläufe werden dazu so strukturiert, dass in möglichst vielen Bereichen eine durchgängige Bearbeitung stattfindet. Und die einzelnen Stationen gleich lange brauchen, um Bestände zu vermeiden Ablängen I ZZ= 3 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. 5 Tage Ablängen II ZZ= 35 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Tage Fräsen ZZ= 75 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Tage Fügen ZZ= 6 sek. RZ = min VA = 7 sek. Montage Tage Tage ZZ= 9 sek. RZ = min VA = 7 sek. Verpackung 3 Tage ZZ= 65 sek. RZ = min VA = 7 sek. Versand ZZ= sek. RZ = min VA = 7 sek. Spritzguss ZZ= 6 sek. RZ = 9 min VA = 7 sek. 5 Tage Hier kann und sollte kontinuierlicher Fluss eingesetzt werden Seite 3 Production Systems II M9 und M S. 3

34 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe 3b)ii. ii) 8 sek. 6 sek. 4 sek. sek. sek. 8 sek. 6 sek. 4 sek. sek. Mitarbeiter: Durch Prozess-Kaizen werden die Arbeitsinhalte in Taktzeit gebracht. Ca. Sekunden können durch Prozess-Kaizen (z.b. bessere Bereitstellung, Arbeitsplatzergonomie, montagegerechte Produktgestaltung) in der Montage eingespart werden. Weiterhin können von 5 Mitarbeiter eingespart werden. sek. 6 Spritzguss 3 35 Ablängen Ablängen Getakteter Bereich Prozess-Kaizen 75 Fräsen Fügen Montage Kundentakt Verpacken 8 sek. 6 sek. 4 sek. sek. sek. 8 sek. 6 sek. 4 sek. sek Fräsen und Ablängen Bearbeiten und Montieren Takt= sek. ZZ= sek. RZ = durschnitl. VA = 7 sek. 5 6 Montieren und Fügen Montieren Seite 33 Production Systems II M9 und M S. 33

35 Fabrikplanung Sommersemester Musterlösung 9 und Lösung Aufgabe 3b)iii. vii. Zulieferer Tägliche Bestellung Produktionsplanung Tägliche Bestellung Kunde 5 Stück/Woche x wöchentlich Ablängen I iv. iii. vi. v. xwöchentlich v. Aluminium Profile 4 Tage Kabelsätze 4 Tage Kunststoffgranulat 4 Tage Bearbeiten und Montage Verpacken ZZ= 3 sek. RZ = 5 min VA = 7 sek. Spritzguss ZZ= 6 sek. RZ = 9 min VA = 7 sek. Verpackung ZZ= 65 sek. RZ = min VA = 7 sek. 4 Tage Tag,5 Tage Tage 3 Sekunden Tag iv. Tag Bearbeiten und Montieren vii. Takt= sek. ZZ= sek. RZ = durschnitl. VA = 7 sek. 33 Sekunden 55 Sekunden Versand ZZ= sek. RZ = min VA = 7 sek. 5,5 Tage 45 Sekunden Seite 34 iii) Ziel ist es, die Auftragssteuerung nur an einer Stelle im Ablauf anzusetzen. Vorgelagerte Prozesse werden nach dem Pull-Prinzip, nachgelagerte Prozesse über FIFO gesteuert. iv) Wo sich Unterbrechungen des Fertigungsablaufs nicht vermeiden lassen, werden die Teilabläufe durch Kanban-Pull-Mechanismen oder nach dem FIFO-Prinzip verknüpft. v) Um schneller auf Änderungen reagieren zu können und um die Bestände zu verkleinern, kann die Auslieferung in kleineren Losgrößen erfolgen. Auch die Zulieferer können häufiger kleinere Lose liefern. vi) Bedarfsorientierte Produktion bedeutet: Zug-Steuerung, Mix-Production, One-piece-flow Konzentration auf Wertschöpfung: Flusslayout, Elimination von Verschwendungen (kleinere Bestände, kein Warten) Durch die Optimierung des Wertstroms ergeben sich folgende Verbesserungen: - Durchlaufzeit/ Lieferzeit: 6 5,5 Tage - Anzahl benötigter Mitarbeiter: minus - Bestände: 4 Tage Rohmaterial 6,5 Tage Work in Progress (Umlaufbestand) vii) Siehe Grafik. Dies ist eine Möglichkeit, den Wertstrom zu idealisieren. Production Systems II M9 und M S. 34