Produktionsmanagement

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1 Unverstät Regensburg Wrtschaftswssenschaftlche Fakultät Lehrstuhl für Betrebswrtschaftslehre, nsb. Industrelles Controllng und Logstk Prof. Dr. Raner Lasch Skrpt zur Vorlesung Produktonsmanagement Sommersemester 003 Prof. Dr. Raner Lasch

2 Inhalt Grundlagen des Produktons- und Logstkmanagements.... Produktons- und Logstkmanagement (Regler).... Elemente enes Lestungserstellungssystems Regelkrese des Produktons- und Logstkmanagements... 9 Produktonstechnologen Produktonsverfahren De Erfahrungskurve Klasssche Organsatonsformen der Produkton Computergestützte Flexblserung der Fertgung Computer-Integrerte Fertgung (CIM) Produktons- und Kostentheore Produktonsfunkton Spezelle Produktonsfunktonen... 4 Aufbau und Egnung klassscher PPS-Systeme Wandel der Produktonsstruktur Das Stufenkonzept heutger PPS-Systeme Produktonsprogrammplanung Strategsche Produktonsprogrammplanung Taktsche Produktonsprogrammplanung Operatve Produktonsprogrammplanung Losgrößenplanung Klasssches Modell der optmalen Losgröße Losgrößenplanung be endlcher Produktonsgeschwndgket Dynamsches enstufges Enprodukt-Losgrößenmodell Durchlauftermnerung Grundbegrffe und Darstellungsformen für Netzpläne Zetplanung mt Vorgangspfelnetzen Maschnenbelegungsplanung Ablaufplanersche Zelkonflkte Methoden der Rehenfolgeplanung m Flow Shop und Job Shop Kanban-Steuerung Elemente des Kanban-Systems Ablaufregeln des Kanban-Systems Lteratur... 64

3 Grundlagen des Produktons- und Logstkmanagements Produkton: Kombnaton von Produktonsfaktoren zum Zweck der Erstellung von Sach- / Denstlestungen Input Transformatonsprozess Output Transformatonsprozess n Sachlestungsbetreben: Materal- / Warenfluss Hauptprozesse, Hlfsprozesse Arbetsvorgänge Dspostve Faktoren Stellgröße Produktons-Management (Dspostver Faktor als Regler) Regelgröße Marktlestungen Elementarfaktoren, we z.b. Menschlche Arbetslestungen Bertebsmttel Werkstoffe Bassnformatonen, z.b. Stücklsten, Arbetspläne Physsches Produktonssystem (Regelstrecke) Transformatonsprozess als räumlch zetlcher Ablauf Störgröße Emssonen Materalund Warenfluss Arbetsvorgänge Ausgabe Engabe Abb.: Regelkreskonzept des Produktonsgeschehens (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 4)

4 . Produktons- und Logstkmanagement (Regler) Marktorenterte Planung, Gestaltung, Steuerung und Kontrolle des Waren- und Materalflusses sowe des dazugehörgen Informatonsflusses von den Leferanten zum Unternehmen, m Unternehmen und vom Unternehmen zu den Kunden. Bespel: Produkton von Automoblen Physscher Ablauf: Herstellung Karossere Fertgung Motor-, Getrebetele Montage Motor, Aggregate Fertgung (Fremdbezug spezeller Fahrzeugbestandtele) Endmontage Kundenauftragsgetrebener Regelkres: Bestmmung Montageaufträge auf Bass engegangener Kundenaufträge Verfügbarketsprüfung der Tele für Montage Abrufaufträge an Leferanten Prognosegetrebener Regelkres: Erstellen von Absatzprognosen Bestmmung von Fertgungsaufträgen auf der Bass von Bedarfsprognosen und Fehltelen n der Montage Bestmmung von Beschaffungsaufträgen auf der Bass von Prognosen a) Lenkungsaufgaben des Produktons- / Logstkmanagements: Laufende Regelung der Prozesse für en gegebenes physsches System b) Gestaltungsaufgaben des Produktons- / Logstkmanagements: Neuprodukt-, Varantenmanagement Technologemanagement Kapaztätsmanagement Logstkkettenmanagement

5 Absatzprozesse Beschaffungsprozesse Telefertgungsprozesse Montageprozesse Wertschöpfungsprozesse (Realgüterströme = logstsche Kette) Kurzfrstg: Entschedungen über den Materalfluss von den Leferanten zum Unternehmen Entschedungen über de Anleferungzetpunkte Entschedungen über Leferanten (be Vorratsbeschaffung) Langfrstg: Entschedungen über de Beschaffungsart Kurzfrstg: Entschedungen über den Materalfluss der Telegüter Entschedungen über den zetlchen Ablauf der Telefertgung über Leferanten (Ensatz der Ressourcen) Langfrstg: Entschedungen über de Struktur der Telefertgung Kurzfrstg: Entschedungen über den Materalfluss der Montagegüter Entschedungen über den zetlchen Ablauf der Montagefertgung über Leferanten (Ensatz der Ressourcen) Langfrstg: Entschedungen über Struktur der Montage Kurzfrstg: Entschedungen über den Warenfluss vom Unternehmen zu den Kunden Langfrstg: Festlegung der Dstrbutonsstruktur Systemsches Prozessmanagement: = Systemübergrefende Lösung der Entschedungsprobleme über Prozesse unter Lösung von Zelkonflkten Abb.: Entschedungen des Prozessmanagement (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 0) 3

6 . Elemente enes Lestungserstellungssystems Betrachtungsebenen Logstsche Kette Innerbetreblche Wertschöpfungsprozesse Arbetstelge Funktonsenhet Mkro-Produktvenhet Materalfluss vom Leferanten zum Unternehmen Innerbetreblcher Materal- und Warenfluss Warenfluss vom Unternehmen zum Kunden Logstkkette Betrebsstätte Input Produktvenhet: Vorfertgung Produktvenhet: Tele fertgung Produktvenhet: Vorfertgung Output Produktonssystem (Abtelung) Input Produktvenhet: Bohren Produktvenhet: Drehen Produktvenhet: Fräsen Output Produktvenhet: Arbetsplatz Drehmaschne Produktonssystem (Arbetsplatz) Mensch Betrebsmttel Input Arbetsgegenstand Produktonsprozess Lestungen Materalfluss Abb.: Produktvenheten bzw. Lestungserstellungsprozesse auf unterschedlchen Ebenen (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. ) 4

7 .. Lestungsprozess Folge von Input-, Output-, Throughput-Bezehungen Input Throughput Output Emssonen Fest und Flüssgabfälle: Schadstoffe n Grundwasser, Luft und Landschaft Transformatonsprozess Recyclng Verwertung von Rest- Stoffen extern Markt Umwelt Gasförmge Abgase: Schadstoffe n der Luft Abwasser: Schadstoffe n Gewässer und Grundwasser Abb.: Input-Output-Prozesse enes physschen Produktonssystems (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 4) Energetsche Emssonen: Erschütterungen, Wärme, Lärm a) Output: Sachgüter Denstlestungen Emssonen Addtver Umweltschutz Integrerter Umweltschutz b) Input: Produktonsfaktoren 5

8 Produktonsfaktoren Elementarfaktoren Dspostve Faktoren Menschlche Arbetslestung bzw. Arbetskräfte Betrebsmttel Werkstoffe Produktonsfaktoren Repeterfaktoren oder Verbrauchsfaktoren Verbrauchsfaktoren: Verbrauchsfaktoren A.. Rohstoffe A.. Hlfsstoffe Charakterstka Stoffe, de der Be- oder Verarbetung unterlegen und als Hauptbestandtel n das Erzeugns engehen Sammelbegrff für de Stoffe, de ebenfalls der Be- oder Verarbetung unterlegen und n das Enderzeugns engehen, a- ber wert- oder mengenmäßg ene gerngere Rolle spelen: Zwschen den wesentlchen Bestandtelen des Enderzeugnsses und den Hlfsstoffen besteht aber ken genereller Untersched, velmehr handelt es sch ledglch um enen graduellen, etwa m Snne von Haupt- und Nebenbestandtel. Häufg ausgeführte Bespele für Hlfsstoffe snd Lem oder de Schrauben be der Möbelherstellung. B. Betrebsstoffe Stoffe, de ncht unmttelbar n das Erzeugns engehen und be der Produkton verbraucht werden. Se denen velmehr dazu, den Transformatonsprozess zu ermöglchen und aufrechtzuerhalten. Bespele dafür snd de Energestoffe, we der Trebstoff und de Schmermttel, um betreblche Anlagen n Gang zu halten. C. Handelswaren oder Durchlaufproekte Güter, mt denen der Betreb ohne vorherge Bearbetung Handel trebt. c) Throughput: Transformatonsprozess Funktonale Bezehungen zwschen Input und Output. 6

9 Bespel: A Enderzeugns x A Ensatz von Arbetslestungen r 5 Stückzet für A: 0 a b Bautele r a, r b Ensatz von Maschnenlestungen r 4 Stückzet für a: Stückzet für b: 3 Orgnäre Ensatzfaktoren r, r, r3 d) Regler: Führung Fachfunkton Zelfndung und durchsetzung Problemkenntns und analyse Maßnahmen zur Problemlösung Überwachung / Kontrolle Analyse der Abwechung, evt. Planrevson Phasenbenennung des Management- Prozesses Überwachungs- bzw. Kontrollphase Wllensbldung (Planung) Wllensdurchsetzung (Steuerung) Charakterstsche Tätgketsnhalte Problem- und Suchphase - Bestmmung der Berechszele der Lestungserstellung - Erkennen der Auswahlprobleme der Lestungserstellung - Festlegen der Handlungsalternatven m Lestungserstellungsberech - Erfassen und Quantfzerung der begrenzenden Bedngungen Bewertungsphase - Berechnen der Alternatven - Analyse des Zelerfüllungsgrades Entschedungsphase - Fällen der endgültgen Entschedung durch Festlegen auf bestmmte Handlungsalternatve nach Abstmmung mt übrgen Planberechen des Betrebes Anwesungs- und Realserungsphase - Detallerte Festlegung der Durchführung (Vorgabe) - Auslösen der Aufgabendurchführung - Festlegung der Aufgabenerfüllung bzw. der Abwechung der Ist- von den Soll-Daten Scherungsphase - Maßnahmen zum Vermeden oder Vermndern von Abwechungen der Ist- von Soll-Daten Tab.: Phasen des Management-Prozesses 7

10 Personalfunkton Personalförderung Motvaton geegneter Personalensatz.. Zele des Produktons- und Logstkmanagements a) Zelsystem mt ökonomschen und sozalen Zelvorstellungen: Ökonomsches Prnzp: Mnmumprnzp Maxmumprnzp Interessengruppen Unternehmensegentümer bzw. letung Bespele für Zelvorstellungen Mengen- und Zetzele, bezogen auf: Qualtät Mengenausstoß Leferzet Auslastung Mtarbeter und Gewerkschaften Kunden Leferanten Öffentlchket Monetäre Zele, bezogen auf: Produktvtät Wrtschaftlchket Rentabltät Deckungsbetrag Scherhetszele: Lqudtät Unabhänggket Fertgungsscherhet Zele, bezogen auf: Arbetsenkommen Scherhet der Arbetsplätze Scherhet am Arbetsplatz Bestmmte Frehetsspelräume m Betreb Innerbetreblche Informaton und Enflussnahme Selbstverwrklchung durch befredgende Arbetserlebnsse Zele, bezogen auf: Hochwertge Lestungen Günstge Pres-Lestungsverhältnsse Schnelle Lefertermne Zele, bezogen auf: Angemessenen Pres für de geleferten Waren Längerfrstge Geschäftsbezehungen Zele, bezogen auf: Hohe Versorgungslestung zu angemessenen Presen Enhaltung von Umweltstandards Berechszele des Produktonsund Logstkmanagement 8

11 b) Ökonomsche Ergebgket des Transformatonsprozesses: Produktvtät = Ausbrngun gsmenge Faktorens atzmenge Arbetsproduktvtät = Mengenmäß ger Ausstoß Zahl der engesetzt en Arbetskrä fte Maschnenproduktvtät = Mengenmäß ger Ausstoß Zahl der engesetzt en Maschnen Materalproduktvtät = Mengenmäß ger Ausstoß Materalve rbrauch Wrtschaftlchket (W) = Für Produkton glt: Lestung W = (L) Kosten (K) Für Logstk glt: L schwer quantfzerbar Ersatzgrößen: Leferzet Lefertreue Leferbeschaffenhet Leferflexbltät L K Gewnn Rentabltät = 00 Kaptal Gewnn Umsatz ROI = 00 Umsatz Kaptal.3 Regelkrese des Produktons- und Logstkmanagements a) Strategsches Management Schaffen und Erhalten ener wettbewerbsfähgen Lestungserstellung Zel-, Produkt-, Markt-, Ressourcenkonzept erarbeten Entschedungen über neue Produkte, neue Märkte, Absatzwege, neue Technologen, Umfang der Wertschöpfung, Standorte etc. b) Taktsches Produktons- / Logstkmanagement Entschedungen über Produktprogramm und Anpassung des Lestungserstellungssystems an veränderte Umweltbedngungen 9

12 Gewnn = Deckungsbetrag Fxkosten Deckungsbetrag = Umsatz varable Kosten ROI Gewnn Umsatz Umsatz = Menge * Pres Varable Kosten, z.b. - Materalkosten - Lagerkosten - Kosten für Termnabwechungen - Kosten für Transport und Handlng - Kosten für Kapaztätsanpassende Maßnahmen (z.b. Überstunden) Fxe Kosten, z.b. - Zetlche Abschrebungen - Personalkosten (Zetlohn) - etc. durch Entschedungen zum Materalund Warenfluss und Ressourcenensatz beenflussbar abhängg von Kapaztätsentschedungen etc. Umsatz Kaptal Pres Menge abhängg von Produktqualtät, Leferservce etc. (Vermö- Kaptal gen) Anlagevermögen Umlaufvermögen abhängg von Investtonsentschedungen n Sachanlagen und Beständen Abb.: ROI-Zelpyramde (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 44) c) Operatves Produktons- / Logstkmanagement Entschedungen über Produktonsprogramm, enzusetzende Produktonsfaktoren, zetlchen Verlauf der Lestungserstellung 0

13 Strategsches Produktons- und Logstkmanagement Stellgrößen: Produktonskonzept Ressourcenkonzept (Wettbewerbsausrchtung hnschtlch Technologe, Wertschöpfungsketten, Kapaztätsdmensonerung, Standorte etc.) Regelgrößen: Ökonomsche und sozale Wrkungen von Produktonsstrategen, z.b. Kostenposton m Wettbewerb Taktsches Produktons- und Logstkmanagement Stellgrößen: Produktonsprogramm Personal- und Maschnenkapaztät Logstkstrukturen (Inhaltlche Konkretserung des Produkt- und Ressourcenkonzepts) Regelgrößen: Ökonomsche und sozale Wrkungen der taktschen Entschedungen, z.b. permanente Kapaztätsengpässe Operatves Produktons- und Logstkmanagement Stellgrößen: Menge an zu produzerenden Enderzeugnssen Menge an zu produzerenden Komponenten Menge an beretzustellenden Enkaufstelen sowe Abruftermne Start- und Endtermne der Fertgungsaufträge Regelgrößen: Leferservce Durchlaufzeten Bestände Kapaztätsauslastung Physsches Lestungserstellungssystem Abb.: Stell- und Regelgrößen des Produktons- und Logstkmanagement (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 49) Archtektur des Regelungssystems Herarchserung Zerlegung des Planungssystems n mehrere Telsysteme

14 Recht der oberen Ebenen, Vorgaben zu setzen Erfolgsabhänggket der oberen Ebenen von den Ergebnssen der unteren Herarchsche Strukturen des Regelungssystems über Dekomposton n Tel-Regelungssysteme Koordnerung der Tel-Regelungssysteme Aggregaton / Dsaggregaton Stufenwese Unscherhetsreduzerung Nachfrageunscherhet Prozessunscherhet Beschaffungsunscherhet Rollerende Planung ermöglcht stufenwese Unscherhetsredukton - Planungszetraum: 6 Monate - Peroden: Monat - Planungsabstand: Monat Planungsabstand Jan. Feb. März Aprl Ma Jun Feb. Jul März August Planungszetraum Planungszetpunkt Planungshorzont Planungsperode Strategsche Planung mehrere Jahre 5 Jahre - Jahre Daten hochaggregert taktsche Planung -5 Jahre, Daten wenger aggregert Monate operatve Planung Jahr, detallerte Daten Tage, Wochen, evtl. Monate

15 Produktonstechnologen. Produktonsverfahren Naturwssenschaftlche und technologsche Bestmmungsfaktoren physkalsch: mechansch kalorsch elektrotechnsch chemsch: Stoffzerlegung Stoffverbndung bologsch: Mutatonsprozesse Verfahren der Terzüchtung Ensatz der Technk handwerklch mechansert automatsert Produktonsvolumen Enzelfertgung Serenfertgung Sortenfertgung Massenfertgung. De Erfahrungskurve Unterstellt mathematsche Funkton zwschen Stückkosten k t und der kumulerten Produktonsmenge x t : k t = ax b t + c t a: Stückkosten der ersten produzerten Enhet t: zetlche Trendvarable De n der Wertschöpfung enes Produktes enthaltenen Kosten schenen um 0-30% abzufallen mt eder Verdopplung der kumulerten Produktonsmenge. k t c t b Kostensenkungssatz: = ( ) k t k t Folgerungen: Hypothese der Erfahrungskurve st nur dann rchtg, wenn de kumulerte Produktonsmenge alle anderen Kostenenflussgrößen so domnert, dass dese ohne Fehler vernachlässgt werden können. Exsteren neben der kumulerten Produktonsmenge andere Kostenenflussgrößen, dann kann de rene Erfahrungskurve ncht verfzert werden. Erfahrungskurveneffekt basert auf mehreren Enzeleffekten: Lerneffekte Kapaztätsstegerungseffekte Degressonseffekte 3

16 .3 Klasssche Organsatonsformen der Produkton Werkbankfertgung Baustellenfertgung Werkstattfertgung Bespel ener NC-Stanzmaschne (Quelle: Getner: CIM-Handbuch (990), S. 6) Fleßfertgung Fleßfertgung mt Haupt- und Nebenbändern (Quelle: Hahn/Lachmann: Produktonswrtschaft (989), S. 5) 4

17 Taktzet Arbetsze t pro Schcht = Sollproduk ton pro Schcht [ ZE] [ ME] Bandwrkun gsfaktor Gruppenfertgung (Zentrenfertgung).4 Computergestützte Flexblserung der Fertgung Bearbetungszentren Flexble Fertgungszellen Flexble Fertgungssysteme (FFS) Fertgungsnseln Flexble Transferstraßen Komponenten ener flexblen Transferstraße (Quelle: Wendahl, H.-P.: Betrebsorgansaton (989), S. 34) 5

18 Komponenten enes flexblen Fertgungssystems (Quelle: Scheer: CIM (990), S. 54).5 Computer-Integrerte Fertgung (CIM) CIM: Integrerte Informatonsverarbetung für de betrebswrtschaftlchen und technschen Aufgaben der Produkton m Industrebetreb CIM-Komponenten:. Computer Aded Desgn (CAD) CAD = Entwurf von Produkten mt computerunterstützter Grafkerstellung Konzperung Gestaltung Detallerung 6

19 Informatonssysteme von CIM (Quelle: Scheer: CIM (990), S. ). Computer Aded Plannng (CAP) CAP: Erstellung von Arbetsplänen zur Produkton enes Erzeugnsses auf der Bass geometrscher Daten von CAD 3. Computer Aded Manufacturng (CAM) CAM: Automatserte und rechnergesteuerte Fertgung mt NC-Werkzeugmaschnen bzw. flexblen Fertgungssystemen Transportsystemen Industrerobotern automatserten Lagersystemen fahrerlosen Industreroboter: mechansches System elektronsche Steuerung flexble Programmerung Ensatzmöglchketen Werkzeughandhabung Werkstückhandhabung 4. Computer Aded Qualty Ensurance (CAQ) Integraton des Kontrollvorganges n den Fertgungsvorgang Qualtätsdatenbank: Qualtätsnormen und standards Prüfmerkmale Fehlercodes Stchprobentabellen 5. Produktonsplanung und steuerung (PPS) PPS: Betrebswrtschaftlch orenterte CIM-Komponente, de mt den technschen CIM- Komponenten nformatonstheoretsch verkettet werden muss 7

20 .5. CIM-Implementerung CIM-Egenschaft = Integraton der betrebswrtschaftlchen Funktonen mt den technschen Funktonen Stufenverfahren zur Enführung:. Stufe: Organsatorsche Kombnaton. Stufe: Verbndung durch Computer-Werkzeuge 3. Stufe: Datetransfer zwschen den Systemen 4. Stufe: Enhetlche Datenbank 5. Stufe: Daten- und Programmntegraton.5. Strategsche Bedeutung von CIM Enfluss von CIM auf de Marktstuaton Relatve Wettbewerbsvortele durch CIM Kostengünstge Produkton Verbesserte Qualtätskontrolle und Termntreue CIM und Ressourcen Standort Produktonsverfahren und Betrebsgröße Fnanzmttel 3 Produktons- und Kostentheore Erklärung und Beschrebung von Wrkungszusammenhängen nnerhalb des Produktonssystems. Bezechnungen: Ensatzmenge der n Produktonsfaktoren : r,r,...,r n Ausbrngungsmengen der s Produkte: x,x,...,x s, 3. Produktonsfunkton Funktonaler Zusammenhang zwschen dem quanttatven Ensatz von Produktonsfaktoren und den Ausbrngungsmengen. Beschränkung auf effzente Input-Output-Bezehungen, d. h. Vermedung von Faktorverschwendung: Outputorentert: Inputorentert: (x,...,x s ) = f(r,...,r n ) bzw. x = f(r,...,r n ) (r,...,r n ) = g(x,...,x s ) bzw. r = g(x,...,x s ) 8

21 Anwendungsgebete ökonomscher Funktonen: Produktsete Absatzsete Produktonsfunkton f(r) = x Pres-Absatz- Funkton Q(p) oder P(q) Erfahrungskurve k t Kostenfunkton K(x) Erlösfunkton U(p) oder U(q) Lebenszyklus u t x = q Gewnnfunkton G(q) = U(q) K(q) Statsch operatve Planung Dynamsch strategsche Planung r = Input (Produktonsfaktoren), x = Output (Produkte), p = Pres, q = Absatzmenge, t = Zet 9

22 Egenschaften von Produktonsfunktonen Substtutonaltät De Verrngerung der Ensatzmenge enes Produktonsfaktors kann durch de Erhöhung der Ensatzmenge wengstens enes anderen Produktonsfaktors ersetzt werden: - Perphere oder Randsubsttuton Austausch von Produktonsfaktoren nur nnerhalb bestmmter Grenzen - Alternatve Substtuton Produktonsfaktor st vollständg ersetzbar Lmtatonaltät De Ensatzmengen der Produktonsfaktoren stehen n enem von der Produktonstechnk her fest determnerten Verhältns zuenander. - Lmtatonaltät mt konstanten Produktonskoeffzenten Technsche Kopplung der Faktorensatzmengen - Lmtatonaltät mt varablen Produktonskoeffzenten Ensatzverhältns der Produktonsfaktoren wrd durch de Intenstät bestmmt Homogentät Stellt ede möglche Ensatzrelaton der Faktoren stellt dabe enen Produktonsprozess dar, und bezechnet x de Ausbrngungsmenge bem Prozessnveau λ =, dann heßt ene Produktonsfunkton homogen vom Grade y, wenn be ener Änderung des Prozessnveaus de Ausbrngung das λ y -fache der Enhetsausbrngung x beträgt. - Lnear-homogene Produktonsfunkton für y =. - Unterlnear-homogene Produktonsfunkton für y <. - überlnear-homogene Produktonsfunkton für y >. Abb.: Homogene Produktonsfunktonen 0

23 3. Spezelle Produktonsfunktonen 3.. De klasssche, ertragsgesetzlche Produktonsfunkton (Typ A) Ertragsgesetz: x = f(r,c) mt c = (r,...,r -,r +,...,r n ) Abb.: De ver Phasen der Produktonsfunkton vom Typ A Gesamtertragskurve x(r,c): Auswrkung ener Erhöhung des Faktors r De Stegung des Fahrstrahles S entsprcht über de Bezehung tan α = der Produktvtät n desem Punkt. x r Produktvtätskurve (Durchschnttsertragskurve) e = x(r,c)/r Grenzproduktvtät x' = der durch ene zusätzlche Faktormengenenhet erzelbare Ertragszuwachs. Max. Produktvtät = maxmaler Wnkel α zwschen Fahrstrahl S und Abszsse = Schnttpunkt zwschen Grenzproduktvtät Durchschnttsertragskurve Es werden folgende Bedngungen vorausgesetzt: Enstufger Fertgungsprozess, ene Produktart Faktorensatzmengen snd varerbar und belebg telbar Substtuerbarket der Ensatzfaktoren st begrenzt Qualtät der Produktonsfaktoren und des Outputs st konstant Produktonstechnk, -zet und -ntenstät werden ncht verändert

24 Kombnaton mehrerer Ensatzfaktoren: Abb.: Ertragsgebrge be zwe beschränkt substtuerbaren Produktonsfaktoren Isoquante: Lnen glechen Outputs; Schntte parallel zur r r -Ebene r A dr B C dr r Abb.:Isoquante mt technsch effzenten und neffzenten Faktormengen

25 Grenzrate der Substtuton: Stegung der Ertragssoquante Abb.: Grenzrate der Substtuton Produktonsfunkton, de der Isoquante zugrunde legt: x = f r, r, c) = const ( Totales Dfferental: Änderung der Ausbrngungsmenge be margnaler Varaton der Ensatzmengen aller Produktonsfaktoren x x dx = dr + dr r r = 0 Grenzrate der Substtuton = negatvem rezprokem Verhältns der Grenzproduk tvtäten dr dr x r = x r Mnmalkostenkombnaton Zel: Deenge Faktormengenkombnaton zu wählen, de zu den gerngsten Kosten führt. Betrachtet man zwe Faktoren r und r und bezechnet deren Prese mt p und p, so lassen sch de anfallenden Kosten we folgt berechnen K ( r = p r + p r, r ) Setzt man für K enen gegebenen Betrag K en und löst vorherge Glechung nach r auf, ergbt sch folgende Geradenglechung: 3

26 r K p = r p p Graphsch ergbt sch en lnearer Kurvenverlauf mt negatvem Ansteg: K p tanα = p p Abb.: Isokostenlne Soll ene bestmmte Ausbrngungsmenge x = x hergestellt werden, so führt deenge Faktormengenkombnaton zu gerngsten Kosten, be der de Isoquante m technsch effzenten Berech ene Isokostenkurve tangert: Abb.: Mnmalkostenkombnaton 4

27 Im Tangentalpunkt glt: Stegung der Isoquante = Stegung der Isokostenlne dr dr = p p x r = x r Krtk an der Produktonsfunkton vom Typ A: - Substtutonaltät oft unrealstsch - Nur en Produkt betrachtet - Kene Dfferenzerung der Faktoren n Repeter- und Potenzalfaktoren - Ensatzzet der Potentalfaktoren als ncht varabel beachtet - Technsche Enflussgrößen ncht beachtet - Kene Berückschtgung der Qualtät - Nur Gesamtbetreb betrachtet und ncht enzelne Aggregate 3.. De Leontef-Produktonsfunkton (lmtatonale Produktonsfunkton) Effzente Produkton ener gegebenen Ausbrngungsmenge st nur durch ene enzge Kombnaton von Produktonsfaktoren möglch. Faktorverbräuche snd drekt proportonal zur Ausbrngungsmenge: Produktonskoeffzenten a =x/r geben an, we vel Mengenenheten enes Faktors r benötgt werden, um ene Enhet x zu produzeren. Lmtatonale Produktonsfunkton st lnear-homogen Prozessstrahl: Gerade aus dem Ursprung, de alle Kombnatonen mt glechem Faktorensatzverhältns enthält. Abb.: Lmtatonale Produktonsfunktonen 5

28 Prozesssubsttuton: Prozesskombnaton: Betrachtung mehrerer Produktonsverfahren, wobe das Faktorensatzverhältns be edem enzelnen Prozess konstant st Verbndungslne zwschen den Punkten A und B st ene Isoquante Abb.: Alternatve lmtatonale Produktonsprozesse Abb.: Isoquanten be Prozesssubsttuton 3..3 De Gutenberg-Produktonsfunkton (Typ B) Erweterung der Bezehung zwschen Faktorensatzmenge und Ausbrngungsmenge (Typ A), um de Enflüsse technscher Parameter. Aggregaton enzelner aggregat-/maschnenbezogener Produktonsfunktonen 6

29 Produktonskoeffzenten müssen ncht konstant sen, sondern hängen von der Art des Aggregatensatzes ab Verbrauch an Produktonsfaktoren determnert durch: - Z-Stuaton (z,...,z r ): spezelle technsche Aggregategenschaften; kurzfrstg ncht beenflussbar - Technsche Lestung des Aggregats : d [TLE/ME] - Ensatzzet des Aggregats : t [ZE] Verbrauchsfunktonen für Aggregate: r = r ( z,..., z r, d, t ) Relatver Verbrauch des Faktors auf Aggregat be Ausbrngungsmenge X : r = r X r r d mn d max streng konvexer Verlauf d d mn d max konstanter/progressv stegender Verlauf d r r d mn konstanter Verlauf d max d d mn d max degressv fallender Verlauf d Abb.: Charakterstsche Verbrauchsfunktonsverläufe - streng konvexer Verlauf: z. B. für Betrebsstoffe. Zuerst fallender dann stegender Verlauf - zuerst konstanter dann progressv stegender Verlauf: z. B. für n das Endprodukt engehende Werkstoffe. Der stegende Verbrauch be höheren Lestungsschaltungen st auf den zunehmenden Ausschuss zurückzuführen. 7

30 - konstanter Verlauf: z. B. lestungsabhängge Löhne (Stückakkord). Der Verbrauch pro Stück, her Geldenheten pro Mengenenhet, st unabhängg von der Lestung und somt konstant. - degressv fallender Verlauf: z. B. Zetlohn. Legt ene hohe Lestung vor, also ene große Ausbrngungsmenge pro Zetenhet, snd de entsprechenden Lohnkosten pro Outputenhet entsprechend gerng. Proportonaltät zwschen technscher Lestung d und ökonomscher Ausbrngungsmenge x X = : x = d t Produktonsfunkton vom Typ B: - Lestungsfunkton: X = x t - Verbrauchsfunkton: r = r x t - Beschränkung der Ensatzzet: - Beschränkung der ökonomschen Lestung: mn max 0 t t t mn max 0 x x x Anpassung: Varaton ener ökonomschen Lestung x und der Ensatzzet t zur Errechung ener bestmmten Ausbrngungsmenge (I) Ene Anlage a) Intenstätsmäßge Anpassung: - Varaton der ökonomsch/technschen Lestung nnerhalb [ ] x mn, x max - feste Produktonszet t 0 b) Zetmäßge Anpassung: Varaton der Ensatzzet t n [ ] t mn,t max feste Intenstät x0 X r ( X ) = r ( ) X t r X ) = r ( x ) X 0 ( 0 (II) Mehrere Anlagen a) Selektve Anpassung: Auswahl der anzuwendenden Anlagen b) Quanttatve Anpassung: Anzahl der enzusetzenden Anlagen glecher Art c) Varaton von Intenstät und Ensatzzet be eder enzelnen Anlage d) Kombnerte Anpassung: Kombnaton aus a), b) und c) 8

31 Krtk an Produktonstheore nach GUTENBERG: - Technsche Größen ncht hnrechend berückschtgt - En-Produkt-Fall - Qualtät der Produktonsfaktoren/Endprodukte unberückschtgt - Nur für lmtatonale PF anwendbar - kene dynamsche Betrachtung möglch Kostenfunkton Faktorverbrauch r = r ( x) x t Ausbrngung X = x t Kostenfunkton: K n = = ( X ) mn p r ( x) x t X mt ( x) p r ( x) = = x t x, t zulässg k Kosten-Lestungs-Funkton k( x) x = K ( x) = x p r ( x) z Zet-Kosten-Lestungsfunkton (Kosten pro ZE) dabe: t x mn t t x max mn x max a) Zetlche Anpassung: x = x0 fest, X t = varabel x 0 K( X ) = X k( ) mt ( X ) k( ) b) Intenstätsmäßge Anpassung: t = t0 fest, x 0 K X = X k x ( ) ( ) t 0 K ' = x 0 konstant X x = varabel t 0 X = X k c) Optmale kombnerte Anpassung: K X = mn X k x X = x t, x, t zulässg = ( ) { ( ) } X = X k ( x ), opt X k t max, für für X x x opt opt t max t max < X x max t max 9

32 4 Aufbau und Egnung klassscher PPS-Systeme 4. Wandel der Produktonsstruktur Bs n de 60er Jahre: ungesättgte Märkte gernge Kundenorenterung Massenfertgung wetgehend glechartger Produkte n mest wengen Varanten Produkton gegen den anonymen Markt 3 eng verzahnte Entwcklungen: Produkton kundenspezfscher Produktvaranten Wandel vom Verkäufer zum Käufermarkt Produktonstechnologsche Veränderungen PPS: Produktonsplanung und Steuerung Ensatz rechnerunterstützter Systeme zur organsatorschen Planung, Steuerung und Überwachung der betrebswrtschaftlchen Abläufe von der Absatzplanung bs zur operatven Durchführung der Produkton unter Ressourcen-, Kosten- und Termnaspekten. Komplextät abhängg von - Anzahl an heterogenen Produkten - Anzahl der Fertgungsstufen (Fertgungstefe) - Anzahl der Aufträge - Zahl der verschedenen Tele bzw. Komponenten - Kontnutät des Materalflusses (Werkstattfertgung vs. Fleßfertgung) - Exstenz von Rüstvorgängen, nsbes. Rüstfamlen Zele der PPS-Systeme: - Bestände m Umlaufvermögen abbauen - DLZ reduzeren - Hohe Lefertreue be glechzetg guter und glechmäßger Kapaztätsauslastung Zelkonflkte: Dlemma der Ablaufplanun 4. Das Stufenkonzept heutger PPS-Systeme. Programmplanung MPS (Master Producton Schedule) Prmärbedarf Enthält Angaben darüber welche Produkte n welcher Rehenfolge hergestellt werden sollen welche Mengen hergestellt werden sollen zu welchen Termnen de Produkte fertggestellt werden sollen ob Kunden oder Lageraufträge ausgeführt werden sollen Programmplanung wrd n der Regel von PPS-Systemen ncht erfüllt Stellt ene Inputgröße für das PPS-System dar. Bedarfsrechnung Beretstellungsplan für de benötgten Tele, Baugruppen Sekundärbedarf Stücklstenauflösung für edes Produkt Nettobedarf = Bruttobedarf - Lagerbestand Bestellbestand Werkstattbestand + Vormerkbestand + Scherhetsbestand = max { Bruttobedarf dsponbler Bestand ; 0 } Bldung von Produktonsaufträgen (=Lose) Vorlaufzetrechnung Bedarfsauflösung n Vorgängerprodukte 30

33 Ergebns: Produktonsaufträge mt grober zetlcher Zuordnung 3. Durchlauftermnerung Berechnung von frühesten, spätesten Anfangs-, Endzeten e Arbetsgang für eden Produktonsauftrag Rückwärtstermnerung: ermttelt späteste Anfangstermne der Arbetsgänge, ndem vom Endtermn der Fertgung ausgegangen und davon de DLZ abgezogen wrd, um den Endtermn des vorhergehenden Arbetsganges zu erhalten. Vorwärtstermnerung: ermttelt früheste Anfangstermne der Arbetsgänge, ndem von heute ausgehend de DLZ zu den entsprechenden Anfangstermnen addert werden Pufferzet: Dfferenz zwschen frühestem und spätestem Anfangstermn Voraussetzungen für DLZ-Termnerung Vorgabe mttlerer Solldurchlaufzeten der Aufträge Personal- und Maschnenkapaztäten snd zu den errechneten Termnen auch tatsächlch verfügbar Ergebns- und Absatzplan nen Ressourcen O. K.? a Langfrstge Absatzrahmenve rträge Planabsatz mttels maschneller Prognose Aggregerte Programmplanung (aggregerte producton planng) Bass: Produktgruppen Ressourcenplanung (resource requrements plannng manuelle Engabe von Absatzwerten nen Kapaztäten O. K.? a Engelangte Kundenaufträge Aktueller Anfangsbestand der Enderzeugnsse Programmplanung (master producton schedulng) Bass: Enderzeugnsse Grob- Kapaztätsplanung Mengenplanung Abb.: Struktur der Programmplanung n PPS-Systemen (Zäpfel, Grundzüge des Produktons- und Logstkmanagements, 996, S. 8) 4. Kapaztätsrechnung Belastungsprofle Kapaztätsabglech Anpassungsmaßnahmen Kapaztätsanpassung Termnanpassung Auftragsanpassung Verfahrensanpassung 3