Optimierung der Logistik in einer SMD-Fertigung

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1 Optimierung der Logistik in einer SMD-Fertigung Die logistischen Abläufe und deren Organisation sind ein wesentlicher Bestandteil der Herstellkosten in einer Elektronikfertigung. Eine Optimierung der Fertigungslogistik führt zu einer Steigerung der Effizienz in der Fertigung und damit einhergehend zu einer Senkung der Produktionskosten. Ist-Zustand Die XY-Elektronik GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen mit eigener Elektronikfertigung. Der Großteil der produzierten Elektronik ist SMT-basiert, ein geringer Anteil wird noch in THT- Technik gefertigt. Das Losgrößenspektrum ist typischerweise , wobei auf Grund der immer schnelleren Produktentwicklungen die Losgröße 1 immer wichtiger wird. Begriffe wie One-Piece-Flow oder Push-To-Pull werden schon lange diskutiert, die Umsetzung der Auftragsorientierten Produktion ist aber nur schleppend vorangekommen. Einer der Hemmschuhe war und ist die unflexible Logistik innerhalb der Elektronikproduktion, in unserem Falle der gesamthafte Rüstprozess in der SMD-Bestückung. Ziele Im Zuge der Umstellung auf eine Auftragsorientierte Produktion wurden für die SMD-Fertigung die folgenden Punkte als wesentliche Ziele identifiziert: Kleine Losgrößen wirtschaftlich fertigen ( Losgröße 1 ) Durchlaufzeit soll Wertschöpfung sein Null-Fehler Strategie Senkung der Herstellkosten ( Materialeffizienz, Produktionseffizienz, Mitarbeitereffizienz ) Das Ziel einer Auftragsorientierten Produktion ( Build-To-Order, BTO ) ist im Wesentlichen die Fähigkeit der Fertigung, sich schnell auf geänderte Bedingungen einzustellen. Das können u.a. eilige Prototypen sein, geänderte Losgrößen oder komplett neue Produkte. Die messbaren Effekte dieses Fertigungsansatzes führen zu einer deutlich gesteigerten Effizienz der SMD-Fertigung, weil die Auftragszeiten verkürzt werden der Umlaufbestände verringert werden die Liege- bzw. Lagerzeiten minimiert werden die Ladenhüter-Produktion vermieden wird die Liquidität erhöht wird. Was kann die Fertigung tun, um diese Ziele zu erreichen? Hier fallen 2 Punkte ins Auge, die unmittelbar von der Fertigung beeinflusst werden können: Die Auftragszeiten bzw. die Durchlaufzeiten und die Liegezeiten zwischen den einzelnen Prozessschritten. Ein Blick auf den Ist-Zustand in den meisten Elektronik-Fertigungen zeigt nur selten einen Ansatz in Richtung BTO. Die Fertigung wird mit Aufträgen überschüttet, und diese werden nach einem vom

2 MES-System vorgegeben starrem Muster abgearbeitet. Dies führt dazu, das hohe Lagerbestände aufgebaut werden, das Umlaufvermögen ( WIP) ansteigt und viele Zwischenprodukte zwischengelagert werden. Das Wort zwischenlagern wird uns noch oft begegnen. Analyse Vor der Umsetzung der Ziele ist es wichtig, einen vollständigen Überblick über die aktuell gefertigten Produkte zu bekommen, unter Berücksichtigung der zukünftig geplanten Entwicklung (3-Jahres- Horizont). Eine detaillierte Analyse der Fertigungsprozesse, insbesondere unter Berücksichtigung von Durchlaufzeiten Wertschöpfungszeiten Liegezeiten Materialeffizienz Fehlerquoten Kosten wird schnell den Ist-Zustand der SMD-Fertigung erfassen. Darauf aufbauend wird ein Idealer SOLL- Prozess entwickelt, dieser unter Berücksichtigung der vorhandenen Gegebenheiten in einen Realistischen SOLL-Prozess umgewandelt. Da man nicht alle Produkte analysieren kann, wird die Analyse anhand von repräsentativen Produkten ausgeführt. Bezogen auf die SMD-Fertigung sind u.a. die folgenden Fragestellungen zu berücksichtigen: Wie lange dauert es, bis alle für einen Auftrag ausgelagert sind? Wie lange liegen die im Kommissionierlager? Wie lange warten die auf den gerüsteten Feedern auf ihren Einsatz? Wie viel Zeit vergeht, von Auslösung Fertigungsauftrag bis zur Bestückung des ersten Bauteils? Wie lange dauert es, von Auslösung eines Fertigungsauftrages bis zur Fertigmeldung (bestückte und geprüfte Baugruppe)? Wie ist das Verhältnis von Produktiven Zeiten zu nicht Produktiven Zeiten (Liegezeiten)?

3 Zeit=Kosten Baugruppen warten rüsten Kommissionierlager ausgelagert Auftrag ausgelöst Auftrag ausgelöst ausgelagert Kommissionier lager rüsten Baugruppen warten h Die Antworten auf diese Fragen werden beispielhaft im obigen Diagramm dargestellt. Unterm Strich bedeutet dies, dass einer Stunde Bestückungszeit 18 Stunden Zwischenlagerzeiten gegenüberstehen. Dies zum Thema, das Durchlaufzeiten auch Wertschöpfungszeiten sein sollen. Als Ergebnis kann man feststelle: Lange Zwischenlagerzeiten führen zu hohen Durchlaufzeiten Wertschöpfungsanteil kleiner 5% Fertigung erfolgt nach dem PUSH-Prinzip Ursache für diesen schlechten Zustand sind die enorm langen Zwischenlagerzeiten der Bauelemente, bevor sie am Bestückungsautomaten (Wertschöpfung!) ankommen. Wie können diese Zeiten reduziert werden? Eine Möglichkeit ist, die Materialbereitstellung, die Rüstvorbereitung und das Feederrüsten räumlich und zeitlich an einem zentralen, fertigungsnahen Ort zusammenzufassen. Zur Erinnerung der typische Ablauf in einer Fertigung: 1. Auftrag wird ausgelöst 2. werden ausgelagert ( und dabei gesucht ) 3. werden in einem Kommissionierlager zwischengelagert 4. Feeder werden mit den zwischengelagerten n gerüstet 5. Feeder bzw. Feederwägen werden zwischengelagert 6. Feeder werden gerüstet und werden bestückt 7. Feeder werden abgerüstet 8. Feeder werden zwischengelagert 9. Feeder werden abgerüstet 10. werden zwischengelagert 11. werden wieder eingelagert

4 Dies sind 11 aufeinander folgende Tätigkeiten, die sich in einer SMD-Fertigung über Tage verteilen können. Was geschieht, wenn man das Feederrüsten räumlich und zeitlich an einem zentralen, fertigungsnahen Ort zusammenzufasst: 1. Auftrag wird ausgelöst 2. Alte Feeder werden abgerüstet, nicht mehr benötigtes Bauteil rückgelagert, das neue Bauteil ausgelagert und derselbe Feeder aufgerüstet. 3. Gerüstete Feeder werden zwischengelagert 4. Feeder werden gerüstet und werden bestückt 5. Alte Feeder werden abgerüstet, nicht mehr benötigtes Bauteil rückgelagert, das neue Bauteil ausgelagert und derselbe Feeder aufgerüstet. Im Vergleich zu dem ursprünglichen Ablauf werden 6 Arbeitsschritte eingespart, was eine deutliche Reduzierung der Durchlaufzeiten zur Folge hat. Aber auch die die eingesparten Zeiten bei den Rüstvorgängen sind bares Geld, wie an der folgenden Beispielrechnung gezeigt wird: Arbeitstage: 250 Schichten: 2 Produkte je Schicht: 3 Feederüstungen je Schicht: 150 Einsparung je Feederrüstung: 60 sek (inkl. Ein-und Auslagerzeiten) Stundensatz: 35 Jährliche Einsparung: ,00 Anzahl Feederrüstungen Einsparung in Minuten je Arbeitstag 0,5 1 1, Ersparnis / Jahr in Min Ersparnis / Jahr in Stunden Ersparnis / Jahr in (35 /h) Die 60 Sekunden Einsparung beinhalten Zeiten wie z.b. Rollensuche, Feedersuche, das manuelle einund auslagern der Rollen und schnellere Rüstvorgänge. Dabei sind höhere Linienverfügbarkeiten noch nicht einmal berücksichtigt, der OEE-Faktor als Kennziffer zur Beurteilung der Anlageneffektivität wird deutlich gesteigert. Linienstillstandszeiten, bedingt durch fehlendes Material, werden messbar verringert. Auftragsplanung Auftragsplanung Materialbereitstellung Materialbereit stellung Rüstvorbereitung Umrüsten Umrüsten Rüstvorbereitung

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