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

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1 Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Lehrstuhl für Produktionsmanagement Prof. Dr.-Ing. A. Kampker Fabrikplanung Vorlesung 9 Production Systems II Organisationsgestaltung und Lean Production Vorlesungsverantwortlicher: Dipl.-Wirt.-Ing. Georg Petersohn Steinbachstr. 19 HOH Raum 524 Tel.: G.Petersohn@wzl.rwth-aachen.de Production Systems II V 9/10 S. 0

2 Inhaltsverzeichnis V9 und V10: Inhaltsverzeichnis Seite 1 Terminübersicht Seite 2 Vorlesungslandschaft Seite 3 Aufbau der Vorlesungsreihe Seite 4 Begleitende Workshops zur Vorlesung Seite 5 Glossar Seite 6 Ziele der Vorlesung V9 und V10 Seite 8 Vorlesung V9 Aufbauorganisation in der Produktion Seite 10 Produktionsformen Seite 16 Vorlesung V10 Production Systems Seite 23 Elemente der Lean Production Seite 31 Bilanz der Vorlesung Seite 44 Fragen zur Vorlesung Seite 45 Literaturhinweise Seite 46 Production Systems II V 9/10 S. 1

3 Vorlesungslandschaft des Lehrstuhls für Produktionssystematik Produktionsmanagement I Einführung in das Produktionsmanagement F&E, Produktplanung und Konstruktion Materialwirtschaft, Arbeitsplanung & -steuerung Unternehmens- & Prozessmodellierung Produktionsstrategien, Komplexitätsmanagement Fertigungs- und montagegerechte Konstruktion Konstruktionsaufgabe in Kleingruppe Konstruktionsbeispiele Konstruktionsrichtlinien Fabrikplanung Standortplanung Production Systems Logistik Produktionsmanagement II V1 IT im Produktionsmanagement V2 Enterprise Resource Planning I V3 Enterprise Resource Planning II V4 Enterprise Resource Planning III V5 Supply Chain Management I Trends (Gastvorlesung durch Prof. Elsenbach) V6 Supply Chain Management II V7 Supply Chain Management III V8 Product Lifecycle Management I V9 Product Lifecycle Management II V10 Digitale Fabrikplanung und Simulation V11 Customer Relationship Management V12 Business Engineering - Methodik zur Systemauswahl (Trovarit) Business Engineering Strategie und Management Unternehmensprozesse Rechnungswesen und Investitionsentscheidung Technische Investitions- Planung Fertigungsmittelplanung Technologieplanung Kostenrechnung Innovationsmanagement Integrierte Managementaufgabe Produkt- und Produktprogrammplanung Organisation und Mitarbeiterverhalten Seite 2 Production Systems II V 9/10 S. 2

4 Terminübersicht: Fabrikplanung - Deutsch - Vorlesung: Übung: Mo, 08:00-09:30 AH III Mo, 09:45-11:15 AH III lfd. Nr. Vorlesungsthema Datum Verantwortlich V1 Einführung in die Fabrikplanung Hr. Nowacki Tel V2 Einführung in die Fabrikplanung Hr. Nowacki Tel V3 Standortplanung I -Wertschöpfung und Wertschöpfungsdimensionen Hr. Kupke Tel V4 Standortplanung I - Planung des Wertschöpfungsumfangs Hr. Kupke Tel V5 Standortplanung II - Standortstrukturplanung Fr. Varandani Tel V6 Standortplanung II - Standortwahl Fr. Varandani Tel V7 Production Systems I - Prozessplanung Hr. Swist Tel V8 Production Systems I - Ressourcenplanung Hr. Swist Tel V9 Production Systems II - Aufbauorganisation und Produktionsformen Hr. Petersohn Tel V10 Production Systems II - Organisationsgestaltung und Lean Production Hr. Petersohn Tel V11 Logistik I - Logistikplanung Hr. Maue Tel V12 Logistik I - Logistikplanung Hr. Maue Tel V13 + Industrie Logistik II - Layoutplanung + Externer Fachvortrag Reorganisation einer Fabrik Hr. Maue Tel V14 Logistik II - Layoutplanung Hr. Maue Tel Industrie Externer Fachvortrag - Nearshoring von Produktionssystemen Prof. Elsenbach V15 + Industrie Highlights und externe Fachvorträge SS 11 Vorlesungsverantwortlicher: Hr. Nowacki Tel Updated Klausurverantwortlicher: Hr. Rudolf Tel Hr. Nowacki Tel Production Systems II V 9/10 S. 3

5 Gliederung der Vorlesungsreihe Fabrikplanung Anforderungen an die Fabrikplanung Einordnung in die Unternehmensplanung V1: Einführung Fabrikplanungsprozesse Branchenspezifika Standortplanung I, II V2 V3 Planung des Standortwahl Wertschöpfungsumfangs Make or Buy Standorttypen Verteilung von Wertschöpfungsumfängen Case: Eickhoff Produktionsnetze Production Systems I, II V4 V5 Technologie Organisation in der Prozesse Produktion Betriebsmittel Produktionsprinzipien Personal Lean Production Logistik I, II V6 V7 Beschaffungslogistik Materialfluss Produktionslogistik Distributionslogistik Layoutkonzepte Gebäude Highlights V8: Summary Beispiele V = Vorlesung Seite 4 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 Wertschöpfungsumfangs 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 Prozessund Ressourcenplanung mit ein. Die Gestaltung der Logistik beinhaltet neben der Layoutgestaltung auch die Lagerplanung. Production Systems II V 9/10 S. 4

6 Begleitende Workshops zur Vorlesung Fabrikplanung im Rahmen des "Partizipativen Lernkonzepts Workshop: Layoutplanung mit Fabrikplanungs-ppt Donnerstag, 5. Mai: 09:00 12:00 Montag, 16. Mai: 10:00 13:00 Donnerstag, 30. Juni: 10:00 13:00 Jeweils im Raum 101a, 53B Herwart-Opitz-Haus Workshop: Kanban Spiel Donnerstag, 19. Mai: 09:00 13:00 Mittwoch, 29. Juni: 09:00 13:00 Jeweils im Raum ADITEC 011, ADITEC-Gebäude EMBA-Case (Gruppenarbeit) Auslegung Produktionskonzept/ Layoutgestaltung am Fabrikplanungstisch Dienstag, 07. Juni: 10:00 16:00 Mittwoch, 08 Juni: 09:00 15:00 Jeweils im Raum ADITEC 011, ADITEC-Gebäude Workshop: Lean Managment von Capgemini Consulting Montag, 23. Mai: 13:00 18:00 Raum ADITEC 004, ADITEC-Gebäude Die Workshops sind nicht klausurrelevant Seite 5 Production Systems II V 9/10 S. 5

7 Glossar V9 und V10: 5S: Aussortieren (Seiri), Aufräumen (Seiton), Arbeitsplatz sauber halten (Seiso), Anordnungen zur Regel machen (Seiketsu), alle Punkte einhalten und ständig verbessern (Shitsuke). Andon: Ein Lichtsignalsystem um Verzögerungen oder Unterbrechungen in der Produktion sofort für jeden sichtbar zu machen. Autonomatisierung: Einrichtung von Prozessen und Vorrichtungen zum Aufdecken von Fehlern, bevor diese an den nachfolgenden Prozess weitergegeben werden. FPS: Ford Production System Gemba: Ort der Wertschöpfung Kaizen: japanischer Terminus für kontinuierliche Verbesserung Kanban: Karte um einem vor-/ nachgelagerten Prozess zu signalisieren, dass er produzieren/ abholen soll. KVP: Kontinuierlicher Verbesserungsprozess Lean Production: Schlanke (nicht im Sinne von Rationalisierung) Produktion (am Vorbild Toyota) - im eigentlichen Sinn nicht übersetzbar. MPS: Mercedes Production System Muda, Mura, Muri: 7 Arten der Verschwendung, Unregelmäßigkeit und Überbelastung Nachfrageglättung: Zeitliche Mittelung der Nachfrage um eine kontinuierliche Produktionsmenge zu bestimmen. Production Systems II V 9/10 S. 6

8 Glossar V9 und V10: One-Piece-Flow: Fertigung mit Losgröße 1 PDCA/ Deming Kreislauf: Planen, Durchführen, Checken, Aktion Poka-Yoke: Einen Fehler vermeiden, oder sofort ausfindig machen. Qualitätszirkel: Treffen von Mitarbeitern mit dem Ziel der Prozessverbesserung im Sinne des Qualitätsmanagements. SMED: Methode zur Verkürzung von Anlagenstillständen bei Umrüstvorgängen (Single Minute Exchange of Die). Target Costing: Ausgehend von einem Zielpreis werden sogenannte Zielkosten festgelegt und das Produkt nach diesen Kostenvorgaben entwickelt. TPM: Vermeidung von Anlagenstillständen durch präventive Wartung (Total Productive Maintenance). TPS: Toyota Production System TQM: Durchgängige, fortwährende und alle Bereiche einer Unternehmung erfassende und kontrollierende Tätigkeit, die dazu dient, Qualität als Systemziel einzuführen und dauerhaft zu garantieren (Total Quality Management). Production Systems II V 9/10 S. 7

9 Ziele der Vorlesungen V9 und V10: Grundlegende Begriffe und Methoden zur Aufbau- und Ablauforganisation der Produktion Überblick über den Betrachtungsbereich Production Systems Gestaltungselemente der Lean Production Production Systems II V 9/10 S. 8

10 Production Systems I & II V7 Prozessplanung Technologieketten Zeitwirtschaft Arbeitsplanbildung Leistungsabstimmung V8 Ressourcenplanung Betriebsmittelplanung Personalbedarfsplanung V9 Aufbauorganisation Bildung organisatorischer Einheiten Fertigungssegmentierung Produktionsformen Formen der Aufbau- und Ablauforganisation in Fertigung und Montage V10 Production Systems Lean Production als Kern der Produktionsorganisation Elemente der Lean Production Bestandteile des Lean Konzeptes Seite 9 Production Systems II V 9/10 S. 9

11 Gliederung 1 Aufbauorganisation in der Produktion 2 Produktionsformen Seite 10 Production Systems II V 9/10 S. 10

12 Aufbauorganisation: Bildung organisatorischer Einheiten nach Ähnlichkeitskriterien Prozessschritt 1 Prozessschritt 2 a b a b c Kriterium 1 Kriterium 2 Kriterium x A B C A B A B Ähnlichkeitskriterien und Klassen (A, B, ) Typische Ähnlichkeitskriterien Produktvarianten und -änderungen, Unterschiedliche Produktionsvolumina Qualifikationsanforderungen Mitarbeiter Technologie- und Maschinenanforderungen Prozessschritt 3 Prozessschritt Y Produktionsprozess und Anforderungsunterschiede (a, b, ) a a b Kriterium x A&B lösen Anforderungen a&b am Produktionsprozess aus Verwendung ähnlicher Prozessanforderungen zur Bildung organisatorischer Einheiten Funktionale oder prozedurale Organisation? Getrennte oder integrierte Fertigung unterschiedlicher Produkte od. Varianten? Seite 11 Für die Gestaltung der Aufbauorganisation muss die Arbeits- oder Produktionsaufgabe auf verschiedene organisatorische Stellen oder Einheiten verteilt werden. Dazu wird die Gesamtaufgabe zunächst in Teilaufgaben zergliedert. In der Produktionsgestaltung können diese Teilaufgaben meist über die Arbeits- oder Prozessschritte, die zur Herstellung eines Produktes notwendig sind, beschrieben werden. Die Bildung organisatorischer Einheiten beruht in der praktischen Umsetzung auf der Abwägung, was das ausschlaggebende Kriterium für die Zusammenlegung oder Trennung bestimmter Aufgaben in organisatorische Einheiten ist. Einen verbindlichen Katalog solcher Kriterien gibt es nicht, die Abwägung wird vielmehr stets unternehmens- und fallspezifisch durchzuführen sein. Hilfreich bei dieser Abwägung ist meist eine Untersuchung der Ähnlichkeit der Anforderungen an den Produktionsprozess: Wenn z.b. zwei Produkte sehr unterschiedliche Anforderungen an Produktionsmittel oder die Prozessgestaltung haben, ist dies ein Indiz dafür, dass eine Verteilung auf zwei organisatorische Bereiche sinnvoll sein kann. Ebenso kann der Bedarf nach sehr ähnlichen Qualifikationsanforderungen der Mitarbeiter einen Hinweis darauf geben, dass eine organisatorische Zusammenlegung dieser Aufgaben sinnvoll sein kann. Eine Bewertung, welches Kriterium dominant für die Bildung der aufbauorganisatorischen Einheit ist, erfolgt durch verschiedene qualitative und quantitative Faktoren. Besonders zu nennen sind hier z.b.: Die Minimierung des Kommunikations- und Koordinationsaufwandes zwischen den organisatorischen Einheiten, die Optimierung der kapazitiven Auslastung der Mitarbeiter und Maschinen und die Sicherstellung der für die Aufgabenerfüllung notwendigen Qualifikation. Production Systems II V 9/10 S. 11

13 Konzept der Fertigungssegmentierung Markt-/ Zielausrichtung Produktorientierung Bildung abgegrenzter Produkt- Markt-Kombinationen Strategische Erfolgsfaktoren Koordinationsaufwand Leistungsverflechtung Fertigungstiefe Quelle: Wildemann 2007 Mehrere Stufen der log. Kette Integration mehrerer unternehmensinterner Wertschöpfungsstufen Fertigungssegment Kosten-/ Ergebnisverantwortung Übertragung indir. Funktionen Instandhaltung Transport Materialbereitst. Steuerung Rüsten QM Seite 12 In dem Organisationskonzept der Fertigungssegmentierung wird die Produktion in am herzustellenden Produkt bzw. an Verkaufsmärkten ausgerichtete Organisationseinheiten eingeteilt. Jedes dieser Segmente übernimmt möglichst vollständig alle notwendigen Produktionsleistungen, die für die Herstellung des jeweiligen Produktes oder der jeweiligen Produktgruppe erforderlich sind (hohe Fertigungstiefe). Explizit werden dabei auch alle relevanten indirekten Funktionen einem Segment zugeordnet, wie z.b. Instandhaltungsaufgaben, Bereitstellungslogistik, Aufgaben der Arbeitsvorbereitung oder Qualitätssicherung. Ziel der Organisation der Produktion in solche Segmente ist eine stringente Konzentration aller Aktivitäten auf die von der Kundengruppe eines Produktes oder dem Marktssegment geforderten Produkteigenschaften. Durch diese Fokussierung des Segments sollen Kundenbedürfnisse besser erfüllt und Marktveränderungen schneller antizipiert werden. Faktisch stellen die Fertigungssegmente kleine Produktionsunternehmen im Unternehmen dar. Die Schwierigkeit des Konzeptes der Fertigungssegmentierung ist, dass leicht redundante Strukturen in den Segmenten entstehen können, da jedes über eine eigene Arbeitsplanung und eigene, exklusiv genutzte Maschinen verfügt. So ist bei der Bildung von Fertigungssegmenten etwa darauf zu achten, dass für die Ressourcen eine ausreichende Auslastung stattfindet und eine hinreichende Abstimmung der Produktionsplanung erfolgt. Production Systems II V 9/10 S. 12

14 Beispiel einer vertikalen Segmentierung nach Produkttyp und -menge Produkt Menge Technologie A B C A B A B Altes layout Job-shop Segment 1 Segment 2 a b c d a b c Segment für große Volumina Integration in flexibles Niedrigvolumen-Segment II Produktspezifisches Segment Segment 1 Segment 2 Maschinengruppe Neues layout Flow-shop Segmente I-III Quelle: MPA/ WZL Seite 13 In dem beschriebenen Beispiel handelt es sich um eine Segmentierung eines Fertigungsbereiches. In dem untersuchten Bereich werden Produkte mit unterschiedlichen Prozessanforderungen hergestellt. Weiterhin gibt es Produktreihen mit großen und sehr kleinen Stückzahlen und unterschiedliche Anforderungen an die Oberflächenbeschichtung (Technologie). Die Ähnlichkeit der Maschinen ist in diesem Fall so groß, dass unterschiedliche Qualifikationsanforderungen keine Rolle spielen. Die Untersuchung der Ähnlichkeit führte im dargestellten Beispiel zu einer Umgestaltung der organisatorischen Einheiten von einer funktional organisierten Werkstattfertigung zu einer am Produktionsfluss ausgerichteten Organisationsstruktur, in der sich eine organisatorische Einheit (Segment) auf die Produktion der Großserienprodukte (geringe Produktvarianz, Fokus auf Effizienz) spezialisierte, eine auf die Herstellung der zahlreichen Kleinserienprodukte (Fokus auf Flexibilität) und eine Einheit auf die Herstellung von zwei Produktreihen mit aufwendigen Oberflächenbehandlungen. Eine Untersuchung der Ähnlichkeitsanforderungen zur Identifikation der dominanten Gestaltungskriterien zur Bildung organisatorischer Einheiten kann nur Anhaltspunkte für die Gestaltung vermitteln. Ein Vergleich unterschiedlicher Gestaltungsmöglichkeiten muss daher auf Basis einer monetären und qualitativen Bewertung erfolgen. Production Systems II V 9/10 S. 13

15 18m 8m / WC R Lager- u. Bereitstellfläche Großmechanik Büro Zentrallager E-Hand/ WIG Durchlaufregale Werkzeugausgabe Meßraum Wareneingang Anreißplatte Palletten- Entn R Kleinsegment Büro Wareneingang Rollband Hochregal Hochregal Büro WQ Bereitstellfläche für alle Segmente am Wareneingang Zeugn iskontrolle ZFP Waage Lager- u. Bereitstellfläche 151 und Vorrichtung Hochregal M 3 M Anreißpl. 221 Lager sonstiges Produktionsmaterial Schweißüberwachung groß Anlieferflächefür o4 Rücksendungen aus Schweißerei M 2 M 1 Lager- u. Bereitstellfläche 110/120 Schleiferei70000 Lager- u. Bereitstellfläche Großmechanik 053 Montage- Kappen Glaswaschanlage Bereitstell - fläche Strahlen Wareneingang Lager- u. Bereitstellfläche Putzerei Lager- u. Bereitstellfläche Lager- u. Bereitstellfläche große NW 113/ Büro WS Lager- und Bereitstellfläche Montage Meisterbüro Lager- und Bereitstellfläche Montage Lager- u. Bereitstellfläche Montage Meisterbüro (oben) Bereitstellfläche für Sichern Prüfen Lager- u. Bereitstellfläche Waschen Lager- und Lager- u. Bereitstellfläche Bereitstellfläche Waschanlage / 265/ 131/ 143 Gehäuse R Rißprüfung Röntgenraum MAG Dampferzeuger Luftprüfstand Bereitstellfläche für Schweißen und ZFP Kleinsegment und Kleinteile aus Großsegment Prüfstand Bedienungspult Bereitstellfläche für Luftprüfstand Dampfprüfstand für Sichern Behälter für 1. Etage: Doppelregal Versuchsraum Wasserprüfstand ND 64 für Rücklieferungen an Kleinsegment Wertstoffbehälter Verputzen Bereitstellfläche für Sichern Druckprüfung Gehäuse Druckprüfung Stutzen Werkstoffanalyse Material- Zwischenlager R Meisterbüro Sägezentrum u. LVR Kattenbach- Säge MEBA- Säge Behnunger- Säge R MEBA- Säge Automatisches Kassettenlager Fa. Remmert Lagerfläche Lufttrockener Kompressor 1. Etage Hochspannunganlage SAS Kompressor Wasserauufbereitugsanlage für Dampfprüfst Schaltschänke VAX R Wasserprüfstand Läppen ND Labor R Blechlage R Lagerfläche Montage Bereitstellfläche für Absperren klein Hebegabel für Bleche Materialbereitstellunf VW Magnetpulver- Prüfplatz F a rbe Fabrikplanung Sommersemester 2011 Beispiel einer segmentierten Produktion: Pumpenhersteller Teilung des Produktspektrums Menge Produktvarianz Standardpumpen : Kleinpumpen aus Katalogangebot Spezialpumpen : Auftragsspezifische Sonderanfertigungen Fertigungssegment Standardpumpen Herstellung der Eigenfertigungsteile für Standardpumpen Arbeitsvorbereitung Maschineninstandhaltung Montagesegment Standardpumpen Montage der Standardpumpen Produktionsplanung und -steuerung für Montage- und Fertigungssegment Arbeitsvorbereitung Qualitätssicherung Instandhaltung L. u. H. L. u. H Typensch.- Masch VSE- 0/ Min.s A 160 Waage SKB A-D SKB E-H Läppen SKB J- R SKB J- R Trennnraum Elektrodenraum US- Prüfung Wasserprüfstand ND Montagesegment Spezialpumpen Fertigungssegment Spezialpumpen Dienstleistungssegment Materialversorgung der Produktion Kundenspezifische Anbauteile (Ventile, Adapter etc.) Ersatzteilversorgung Kunden Lagerhaltung Seite 14 Im dargestellten Beispiel einer segmentierten Produktion bei einem Pumpenhersteller kann das Produktspektrum in zwei Gruppen geteilt werden. Der größere Mengenanteil sind Kleinpumpen aus dem Standardsortiment des Unternehmens. Die Kleinpumpen werden entsprechend der mittleren Marktnachfrage produziert und über die Vertriebspartner des Unternehmens verkauft. Der kleinere Mengenanteil der Produktion sind Spezialpumpen, die zum Teil auf Basis des angebotenen Produktprogramms konstruktiv an spezifische Kundenwünsche angepasst werden. Die Spezialpumpen werden nur auftragsspezifisch hergestellt. Da sie zum Teil sehr groß sind und über spezielle Anforderungsspezifikationen verfügen müssen, werden für die Fertigung und Montage der Spezialpumpen zum Teil besondere Maschinen und Vorrichtungen benötigt. Aufgrund der Unterschiede in der Auftragsabwicklung und in den Prozessanforderungen wurde die Produktion im Beispiel vertikal in Spezialund Standardpumpen und horizontal in Montage- und Fertigungsbereiche segmentiert. Die Material- und Teileversorgung wurde in einem separaten Dienstleistungssegment zusammengefasst. Production Systems II V 9/10 S. 14

16 Aufbauorganisation: Konzept der fraktalen Organisation Fraktale Strukturen Im Detail spiegelt sich die Gesamtstruktur wider. Jedes ihrer Teile enthält die Gesamtstruktur. Analogie zur Produktion Fabrik ist ein Verbund von Fraktalen. Ein Fraktal ist eine selbständig agierende Unternehmenseinheit, deren Ziele und Leistung eindeutig beschreibbar sind. Beispiel eines fraktalen Objektes: Mandelbrot Menge Merkmale der fraktalen Produktionsorganisation Selbstähnlichkeit Fraktale sind selbstähnlich, jedes leistet Dienste. Selbstorganisation Fraktale betreiben Selbstorganisation. Operative Selbstorganisation: Die Abläufe werden mittels angepasster Methoden optimal organisiert. Selbstoptimierung Taktische und strategische Selbstorganisation: In einem dynamischen Prozess erkennen und formulieren die Fraktale ihre Ziele sowie die internen und externen Beziehungen. Fraktale bilden sich um, entstehen neu und lösen sich auf. Zielorientierung Das Zielsystem, das sich aus den Zielen der Fraktale ergibt, ist widerspruchsfrei und muss der Ereichung der Unternehmensziele dienen. Die Leistung eines Fraktals wird ständig gemessen und bewertet. - Quelle: Warnecke 1996 Dynamik Fraktale sind über ein leistungsfähiges Informations- und Kommunikationssystem vernetzt. Sie bestimmen selbst die Art und Umfang des Zugriffs. Seite 15 Ein jüngeres, viel diskutiertes Organisationskonzept ist das der Fraktalen Fabrik. Ausgangspunkt dieses Konzeptes ist folgende, aus der Systemtheorie stammende Überlegung: Unter bestimmten Bedingungen bilden sich in großen Systemen Prozesse der Selbstorganisation aus. Ein Beispiel für eine solche Selbstorganisation ist eine von Mandelbrot entdeckte rekursive Folge, deren Zahlenmenge die so genannte Mandelbrotmenge darstellt. Graphisch finden sich bei immer weiterer Vergrößerung immer die selben Strukturen wieder (Selbstähnlichkeit). Die fraktale Organisation versucht das Phänomen dieser selbstorganisierten Strukturbildung auf die Organisationsgestaltung zu übertragen und dadurch Koordinations- und Hierarchieebenen so weit wie möglich zu reduzieren und eine wandlungs- und anpassungsfähige Struktur einzurichten. Eine direkte Übertragung der fraktalen Struktur auf die Produktionsorganisation ist nur begrenzt möglich. So ist eine der Schwächen des Ansatzes, dass das Aussehen einer fraktalen Fabrik nur unscharf geklärt werden kann. Vielmehr ist das Konzept als Gestaltungsrichtlinie, d.h. als Anhaltspunkt, für die Organisationsgestaltung zu verstehen. Production Systems II V 9/10 S. 15

17 Gliederung 1 Aufbauorganisation in der Produktion 2 Produktionsformen Seite 16 Production Systems II V 9/10 S. 16

18 Produktionsformen Räumliche Strukturierung Zeitliche Strukturierung Arbeitsobjekt (Produkt) Losgröße Arbeitsplatz stationär beweglich fest Baustellen-/ Gruppenfertigung z.b. Werkzeugmaschinenmontage Arbeitskolonnen z.b. Großanlagenbau, Schiffbau beweglich Fließfertigung z.b. Industrielle Serienproduktion Werkbankfertigung z.b. Kleinserienmontage Werkstattfertigung z.b. Komponentenfertigung Einzelfertigung Kleinserienfertigung Großserienfertigung Massenfertigung Produzierte Jahresstückzahl Punktfertigung Werkstattfertigung Gruppenfertigung Linienfertigung Quelle: in Anl. an Kettner 1984; in Anl. an Schuh 1996, S.9-67 Seite 17 Für die Festlegung der Organisationsform eines Produktionsbereiches (Produktionsform) gibt es keine eindeutigen Beschreibungsmuster. Es stehen jedoch unterschiedliche Anhaltspunkte zur Verfügung, um eine systematische Vorgehensweise zu unterstützen. Die Problemstellung in der Gestaltung der Ablauforganisation besteht in der personellen, räumlichen und zeitlichen Synthese der Arbeitsaufgabe. Sowohl für die räumliche als auch für die zeitliche Strukturierung können einige grundsätzliche Indizien aus den Spezifikationen der Bearbeitungsaufgabe abgeleitet werden: Beweglichkeit des Werkstücks, Beweglichkeit des Werkzeugs bzw. der Arbeitstationen oder Maschinen, sowie zu produzierende Stückzahlen. Production Systems II V 9/10 S. 17

19 Produktionsformen in der Fertigung Werkstättenfertigung Gruppenfertigung Fließfertigung Maschinengruppe Typische Anordnungsstruktur Maschinengruppe Fließreihe Gliederung des Fertigungsbereichs Rohmateriallager Rohmateriallager Rohmateriallager D D F F D D F F B B B B D F B F B S F D S D F S D F S S D B B F B B Fertigteillager Gliederungskriterien: Zusammenfassen gleicher Bearbeitungsverfahren Fertigteillager Gliederungskriterien: Zusammenfassen der notwendigen Verfahren für eine Werkstückgruppe Fertigteillager Gliederungskriterien: Aufstellen der Maschinen nach der Arbeitsfolge einer Teilegruppe Legende: D = Drehen F = Fräsen B = Bohren S = Sägen Seite 18 Produktionsformen werden in Fertigungsbereichen vor allem durch die Anordnungs- und Verknüpfungsstruktur der Maschinen beschrieben. Die Eignung des Einsatzes unterschiedlicher Fertigungsformen oder -prinzipien kann schematisch durch die folgende Matrix erläutert werden: Production Systems II V 9/10 S. 18

20 Produktionsformen in der Montage Montageproduktionsformen Verrichtungsprinzip Fließprinzip Reihenmontage Gruppenmontage Baustellenmontage Taktstraßenmontage Fließmontage Bewegungscharakteristik Stationäre Montageobjekte Stationäre Arbeitsplätze Bewegte Arbeitsplätze Bewegte Montageobjekte Stationäre Fließprinzip Arbeitsplätze Bewegte Arbeitsplätze Vor- und Nachteile + Gute Durchführbarkeit von Sonderaufträgen - Hohe Kapitalbindung + Geringer Flächen- + Geringe bedarf Qualifikationsanforderungen - Hoher Steuerungs- - Hoher aufwand Planungsaufwand + Hohe Transparenz des Montageablaufes - Geringe Eignung für Sonderaufträge Legende: - mechanische Montageeinrichutng - manueller Arbeitsplatz - Montageobjekt - Objektbewegung - Arbeitsplatzbewegung Seite 19 Die Unterscheidung unterschiedlicher Produktionsformen wird in Montagebereichen durch drei Charakteristika beschrieben: Die Bewegung des Werkstückes, die räumliche und prozedurale Verknüpfung der Arbeitsplätze oder -stationen und die Zuordnung von Mitarbeitern zu den Arbeitsstationen. Aus den unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten dieser Charakteristika ergibt sich eine Klassifizierung der Montageproduktionsformen. Production Systems II V 9/10 S. 19

21 Typische Aufbauorganisation zu unterschiedlichen Produktionsformen Werkstättenorientierte Strukturierung Leitung F PPS QS Prozessorientierte Strukturierung Leitung F PPS QS Hilfsbetriebe Hauptbetriebe Arbeitsvorbereitung Hilfsbetriebe Hauptbetriebe Arbeitsvorbereitung Gießerei Leitung F Dreherei Objektorientierte Strukturierung Fräserei QS Elektrowerkstatt Schlosserei Schreinerei Zusammenbau Teile-F F Elektrowerkstatt Schlosserei Schreinerei Aggregat- Gehäuse- F Montage T 1 T 2 T 3 T 4 A 1 A 2 G 1 G 2 M 1 M 2 M 3 T 1 T2 T 3 T 4 A 1 G 1 M 1 M 3 Prüfabnahme P Hilfsbetriebe Betrieb a PPS Betrieb b PPS Betrieb c PPS Fertigungsstufe 1 A 2 Fertigungsstufe 2 G 2 Fertigungsstufe 3 M 2 Fertigungsstufe 4 Prüfstufe Elektrowerkstatt Schlosserei Schreinerei aa ab Quelle: in Anl. an Bleicher 1991 ac ba bb bc ca cb cc PPS:Produktionsplanung und -steuerung QS: Qualitätssicherung Seite 20 Die Organisation des Fertigungsbereiches ist weitgehend bestimmt durch ingenieurtechnische und verfahrenstechnische Vorgaben, die aus der Beschaffenheit der Produktionsmittel bzw. der anzuwendenden Fertigungsverfahren stammen. Bei einer werkstättenorientierten Strukturierung einer Verrichtungsstrukturierung werden technische Komponenten zusammengefasst, die sich durch gleichartige Leistungsabgaben an verschiedene Objekte auszeichnen. Diese Strukturierung findet häufig in der Einzel- und Kleinserienfertigung Anwendung. Die prozessorientierte Struktur ist eine zweite Variante der Verrichtungsstrukturierung. Die Gliederung entspricht hier abgrenzbaren Stufen des Arbeitsfortschrittes und geht mit einer im Gegensatz zur werkstättenorientierten Strukturierung relativ geringen Differenzierung des Erzeugnisprogramms einher. Bei der Objektstrukturierung der Fertigung werden die Produktionsstätten bestimmten Produkten bzw. Produktgruppen zugeordnet. Diese Fertigungssegmentierung fasst somit mehrere Stufen der logistischen Kette eines Produktes zusammen. Production Systems II V 9/10 S. 20

22 Bestimmung der Produktionsform mit dem Kooperationsgrad Kooperationsgrad m-diagramm zur Bestimmung der Produktionsform Arbeitsplatzanzahl Werkstattstruktur (Werkstattfertigung) Gruppenstruktur Reihenstruktur (Reihenfertigung) Kooperationsgrad Mit dem Kooperationsgrad wird eine durchschnittliche Anzahl von Arbeitsplätzen bezeichnet, mit denen ein Arbeitsplatz unmittelbar verbunden ist. Berechnung m i 1 m k i Beispiel k 1 =2 k 2 =2 k 3 =4 6 Arbeitsplätze m=6 = 16/ 6 = 2,67 Reihenfertigung Quelle: Schmigalla 1995 k 4 =3 k 5 =2 k 6 =3 k i Anzahl der Arbeitsplätze, mit denen Arbeitsplatz i unmittelbar in Verbindung steht m Anzahl der Arbeitsplätze, der betrachteten Produktionseinheiten Seite 21 Ein Kriterium zur Auswahl der Produktionsform ist der Kooperationsgrad. Er sagt aus, mit wie vielen Arbeitstationen eine Arbeitsstation durchschnittlich interagiert. Analytisch betrachtet ist der Kooperationsgrad das Verhältnis der Summe der einzelnen Verbindungen und der Anzahl der Arbeitsplätze. SCHMIGALLA schlägt abhängig von der Arbeitsplatzanzahl und dem Kooperationsgrad mögliche Produktionsformen vor. Wichtig ist dabei, dass nicht immer eindeutig zwischen Gruppenstruktur und Reihenstruktur unterschieden werden kann. Da der Kooperationsgrad nur ein Kriterium von vielen ist, muss die Aussage des Diagramms immer im Kontext zu weiteren Kriterien gesehen werden. Production Systems II V 9/10 S. 21

23 Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Lehrstuhl für Produktionsmanagement Prof. Dr.-Ing. A. Kampker Fabrikplanung Vorlesung 10 Production Systems II Organisationsgestaltung und Lean Production Vorlesungsverantwortlicher: Dipl.-Wirt.-Ing. Georg Petersohn Steinbachstr. 19 HOH Raum 524 Tel.: Production Systems II V 9/10 S. 22

24 Gliederung 1 Production Systems 2 Elemente der Lean Production Seite 23 Production Systems II V 9/10 S. 23

25 Das Lean Production System Früher: Unternehmen als Pyramide* Zukünftig: Haus der Wertschöpfung* Leitungsfunktion Zielabstimmung Wertschöpfungsfunktion Quelle: in Anl. an Warnecke 1996 Zentrale Weisung Prozess Leitungsfunktion Prinzipien der Lean Production Wertschöpfungsorientierung Prozessorientierung Parallelisierung von Prozessen Partizipativ-Kooperatives Management (Mitarbeitereinbindung) Kunden-Lieferanten-Prinzip in der gesamten Prozesskette Visualisierung und Transparenz Wertschöpfungsfunktion Prozess Seite 24 Der Begriff der Lean Production wurde von der MIT Studie The machine that changed the world zu Beginn der 90er Jahr geprägt. Der in der Studie angestellte Vergleich japanischer, europäischer und amerikanischer Automobilhersteller war Teil einer Bewegung, die die Gestalt heutiger Produktionsunternehmen nachhaltig geprägt hat. Der Paradigmenwechsel der Lean Production wird häufig über das Bild eines Wechsels der Unternehmensstrukturen von einer Pyramide zu einem Haus der Wertschöpfung beschrieben. Damit ist gemeint, die direkten, wertschöpfenden (also von Kunden bezahlten) Geschäftsprozesse in den Mittelpunkt der Aktivitäten des Unternehmens zu rücken. Entsprechend wurden in zahlreichen Unternehmen Hierarchieebenen abgeschafft und die Wertschöpfungsfunktionen der Unternehmung reorganisiert, um diesem Anspruch gerecht zu werden. Die Bemühungen lassen sich als Grundprinzipien der Lean Production zusammenfassen. Da im Lean Production System der Gemba (jap.: Ort der Geschehens ) bzw. der wertschöpfende Mitarbeiter, in der Fabrikplanung in der Regel der Produktionsmitarbeiter, in den Mittelpunkt rückt, sind die Regeln, Methoden und Standards, die in operativen Production Systems formuliert werden, auf die leicht verständliche und eindeutige Kommunikation an Produktionsmitarbeiter ausgelegt. Production Systems II V 9/10 S. 24

26 Beispiel: Konzept des Synchronous Production System Synchrone Produktion Benötigte Teile, Das synchronous Production System zur Reform der Unternehmenskonstitution, um im internationalen Wettbewerb zu gewinnen Hohe Qualität Produktvielfalt Konsequentes Eliminieren von Verschwendung (muda) Reduzierung aller Durchlaufzeiten in notwendiger Stückzahl, zum geforderten Zeitpunkt herstellen. Niedrige Herstellungskosten Autonomatisierung Keine Schlechtteile an den nachgelagerten Prozess Visuelles Management Kanban für Material (Steuerung, Informationen) Standardisierte Arbeit der Mitarbeiter (Fertigung, Kaizen) Quelle: in Anl. an Takeda 2006 Seite 25 Ein spezifisches Konzept zur Umsetzung einer Lean Production ist das Synchronous Production System. Die Grundregeln entsprechen den bereits vorgestellten Aspekten, sie rücken jedoch die Aspekte der bedarfsorientierten Produktion (Synchronität) und des Kunden-Lieferanten Prinzips (Autonomatisierung) in den Vordergrund. Der Begriff Autonomatisierung beschreibt die Einrichtung von Prozessen und Vorrichtungen, die ermöglichen, dass Fehler entdeckt werden, bevor sie an den nachgelagerten Prozessschritt weitergegeben werden können. Beispiele dafür sind Pick-to-light Systeme oder Systeme, die kontrollieren, ob die notwendige Anzahl an Schrauben angezogen wurde. Production Systems II V 9/10 S. 25

27 In der Lean Production orientieren sich die Prozesse am Wert aus Kundensicht Was ist für den Kunden Wert? Für welche Prozesse bezahlt der Kunde? Wie erzeugt man stabile Bedingungen? Was ist wertschöpfend, was nicht? Kunde Produktnutzen Prozessnutzen Prozess C Prozess B Wie können Prozesse betriebsübergreifend synchronisiert werden? Prozess A Lieferant Wie wird der Prozess gesteuert? Die wertorientierte Gestaltung der Prozesse erfolgt mit den fünf Prinzipien des Lean Production: Wert, Wertstrom (Synchronisierung), Fluss, Pull und Perfektion In Anl. an: Womack J und Jones D (2004). Lean Thinking Seite 26 Neuere Erkenntnisse und Denkweisen zu Folge, steht der Wert für den Kunden im Vordergrund. Dieser zahlt letztendlich für das Produkt und für ihn muss der Produktnutzen maximiert werden. In der Lean Production Philosophie wurde dies erkannt und der Wert des Kunden in den Mittelpunkt gestellt. Dabei wirkt sich diese wertorientierte Denkweise auch auf die zugrundeliegenden Prozesse aus. Letztendlich wird bei der Lean Production Philosophie versucht nicht wertschöpfende Prozesse zu eliminieren und Verschwendung innerhalb der Prozesse zu vermeiden. Die wertorientierte Gestaltung erfolgt dabei entlang fünf verschiedener Prinzipien: Wert, Wertstrom, also die Synchronisierung des Prozesses, andere bezeichnen dies auch als Takt, Fluss, Pull und die langfristige ausgerichtete Perfektion. Production Systems II V 9/10 S. 26

28 Planung der Wertschöpfung mit Wertstromdesign Aufbau der Methodik ABC GmbH Dienstag + Freitag Lkw- Lieferung Produktfamilie wählen Gruppe von Produkten am Ende (Kunde) des Wertstroms Basis: Ähnliche Verarbeitungsschritte und Maschinenausrüstung Kunde oder Zulieferer (extern) Bestand (Menge und Zeitwert notiert) Quelle: Rother 2000/ Erlach 2003, S I Stanzen 2 Schichten Zykluszeit Umrüstzeit Laufzeit (%) Zeichnung des Ist-Zustandes Grobes Skizzieren von Material- und Informationsfluss Analyse und Verständnis der aktuellen Funktionsweise des Werkes I Fertigungs -planung MRP Material PUSH (vorgeschoben) Informationsfluss Zeichnung des Soll-Zustandes Zeichnen des in zwölf Monaten erreichbaren, künftigen Wertstroms Basis: Grundregeln eines Lean-Production-System Montage 2 Schichten Zykluszeit Umrüstzeit Laufzeit (%) Elektronischer Informationsfluss Datenkasten Umsetzung Erstellen eines Wertstromplans (Jahresplan) Schrittweise Umsetzung Kontinuierliche Anpassung und Prüfung des Soll-Wertstroms I Prozesskasten Werk Köln 4 x / Tag Seite 27 Unter Wertstrom versteht man alle Aktivitäten (sowohl wertschöpfend als auch nicht-wertschöpfend), die notwendig sind, um ein Produkt vom Rohmaterial bis in die Hände des Kunden zu bringen. Wertstromdesign heißt, den gesamten Wertstrom sichtbar zu machen, um ihn anschließend zu verbessern. Wertstromdesign bezeichnet also eine Methode zur Verbesserung oder Gestaltung der Produktionsabläufe. Dabei werden Material- sowie Informationsflüsse und zeitliche Kopplung der Produktionsschritte gemeinsam betrachtet, um eine umfassende Optimierung zu erreichen. Das Vorgehen im Wertstromdesign kann wie folgt zusammengefasst werden: Mit einfachen Bildern und Symbolen wird direkt vor Ort, also in der Produktion, der Wertstrom aufgezeichnet. Die verwendeten Symbole sind so gestaltet, dass man den Wertstrom auch ohne Vorbildung intuitiv versteht. Die Wertsromanalyse für einen Betrachtungsbereich beginnt stets bei den Lieferanten und endet beim Kunden des aufgenommenen Produktionsprozesses. Nach der Aufnahme des Ist-Zustands folgt die Ausarbeitung eines verbesserten Soll-Zustands. Die Methode bietet dazu einige grundsätzliche Vorschläge, mit denen sich der Wertstrom verbessern lässt. Zu den Vorschlägen gehört etwa die Vermeidung von Materialbeständen durch die Einführung von kontinuierlicher Fließfertigung oder die Einführung von dezentralen Steuerungsstrukturen. Production Systems II V 9/10 S. 27

29 Wertstromdesign zur operativen Produktionsoptimierung (1) Wertstrom in der Ausgangssituation Quelle: Visteon Seite 28 Ein Beispiel für die operative Anwendung des Wertstromdesigns gibt die Darstellung im Bild für den Herstellungsprozess von Innenraumkonsolen im PKW. Die Durchführung einer solchen Wertstromoptimierung ist häufig als Workshop organisiert, in dem alle relevanten Funktionsbereiche gemeinsam eine Analyse der IST-Situation vornehmen und Verbesserungsmaßnahmen festlegen. Die einfache Rich Picture Symbolsprache hilft dabei, die entscheidenden Gestaltungselemente in einer Handzeichnung zu illustrieren. Im dargestellten Wertstrom werden die Materialien nach einer 5-6 Wochen Vorrausschau des Kunden beim Lieferanten bestellt und nach einer Eingangskontrolle im push -Prinzip durch die Fertigungsschritte Spritzguss, Lackieren und Montage geschleust. Die so hergestellten Zwischenprodukte werden eingelagert und nach einer durchschnittlichen Verweildauer von ca. 3 Tagen an eine Vertragsfirma ausgeliefert, die im Industriepark des Automobilherstellers eine Variantenspezifische Endkonfektion der Teile vornimmt und Just in Time in dessen Montage einsteuert. Production Systems II V 9/10 S. 28

30 Wertstromdesign zur operativen Produktionsoptimierung (2) Optimierter Wertstrom Quelle: Visteon Seite 29 Bei der Optimierung des Wertstroms kommen folgende Gestaltungsheuristiken zur Anwendung: - Ausrichtung aller Prozesse am Produktionstakt (geglätteter Kundenbedarf), um eine maximale Ablaufsynchronisation zu erreichen. - Steuerungsprinzip Pull statt push, wo immer dies möglich ist - nur der taktgebende Prozess erhält Steuerungsinformationen über das herzustellende Produktionsprogramm und zieht die anderen Prozesse nach. - Minimierung der Lagerungs- und Liegezeiten zwischen allen Prozessschritten und Eliminierung aller nicht zur Wertschöpfung beitragenden Aktivitäten. - Vermeidung von Losgrößenbildung an allen Stellen des Prozesses; Produktion und Anlieferung an allen Stellen des Prozesses in dem vom Kunden geforderten Produktmix und der geforderten Abrufmenge. Production Systems II V 9/10 S. 29

31 Tätigkeitsanalyse (SMED Prinzip Toyota) A B C D Tätigkeit bestehend aus Einzelelementen Tkritisch Identifikation von Tätigkeiten, die vorbereitend durchgeführt werden können Tkritisch Neuordnung der Tätigkeiten Tkritisch Optimierung der verbliebenen Tätigkeiten Tkritisch Anwendungsbereiche: Umrüstvorgang Maschinenwartung Einstellvorgänge... Vorgehensweise: Kleingruppe überarbeitet den Ablauf einer Tätigkeit entsprechend den Schritten A - D. Überprüfung des Ergebnisses. Anpassung oder Erweiterung der bestehenden Standards Legende: Tkritisch Zeitraum den die Haupttätigkeit beansprucht Tätigkeit die während der kritischen Zeit durchgeführt werden muss Tätigkeit die vorbereitend ausgeführt werden kann Seite 30 Der Begriff SMED ist eine Abkürzung für Single Minute Exchange of Die ( ein-minütiger Werkzeugwechsel ) und steht für eine Methode zur Verkürzung von Anlagenstillständen bei Umrüstvorgängen. Die Methode und der Begriff SMED entstammen dem Toyota Production System, wo im Rahmen der Just in Time Fertigung kleiner Losgrößen die Stillstandszeit aufgrund von Werkzeugwechseln einen erfolgskritischen Faktor darstellt. Sinnvoll zum Einsatz kann die Methode überall dort kommen, wo zeitkritische, standardisierbare Tätigkeiten (z.b. an investitionsintensiven Anlagen) durchgeführt werden müssen (wie z.b. Umrüstvorgänge, Wartungsarbeiten oder Materialbestückung) Production Systems II V 9/10 S. 30

32 Gliederung 1 Production Systems 2 Elemente der Lean Production Seite 31 Production Systems II V 9/10 S. 31

33 Synchronisation - Entscheidender Mehrwert der Lean Production Zykluszeit 70 [min] Ausgangszustand Wartezeit Schrittmacher A B C D E Kunden-Takt Durch die Leistungsabstimmung der Prozesse werden die Kapazitätsbedarfe synchronisiert und die Auslastung optimiert Jeder Prozess hat genau einen Engpass (Schrittmacher), dieser steuert den Gesamtprozess: Upstream als Pull und Downstream als FIFO-Push Quelle: in Anl. an Tapping: Value Stream Management, 2002 Zykluszeit 70 [min] Endzustand Kunden-Takt AB CD E Mitarbeiter Mitarbeiter Seite 32 Mit Hilfe der Taktzeit (Sie wird als die Gesamtzeit der Produktion, dividiert durch die gesamte Kundennachfrage in einer Periode, definiert) können durch die Synchronisation der Materialfluss und die Just-in-Time-Anlieferung an den Kunden optimiert werden. Bei der idealen, synchronisierten Produktion arbeiten Zulieferung und Fertigungsschritte synchron ohne Wartezeiten, sodass keine Lager entstehen (Keine Bestände). Darüber hinaus wird durch die Ausrichtung der Produktion am Kunden das Risiko der Überproduktion beseitig. (Überproduktion ist bei der Lean Production die schlimmste Art der Verschwendung, da sie versteckt auftritt und weitere Arten von Verschwendungen verursacht). Mit der Prozesssynchronisation werden alle Arbeitsinhalte auf eine annähernd gleiche Zykluszeit angeglichen. Dieses Vorgehen hat oft den Effekt, dass die Arbeitsmenge reduziert werden muss, um das Produkt herstellen zu können. Optimal wäre eine gleichmäßige Annäherung der Zykluszeit. Eine Arbeitsstation (CD im Bild) gibt allerdings immer den Takt vor und hat somit eine längere Zykluszeit, als die anderen Stationen (AB und E im Bild) mit geringeren Arbeitsinhalten. Kurzfristig stellt die Ersatzkapazität von AB und E im Bild eine Flexibilität dar, um auf alle auftretenden Probleme innerhalb des Produktionszyklus reagieren zu können. Auf Grund der erheblichen Schwankungen der Kundennachfrage innerhalb der Perioden müssen Unternehmen die Taktzeit in jeder Periode neu ermitteln, um so die relevante Kundennachfrage bearbeiten zu können. Da das Umrüsten der Fertigungsstraßen und die Weiterbildung der Mitarbeiter sehr oft mit einem großen Aufwand in Verbindung steht, sollen die getroffenen Annahmen nicht öfter als zweimal im Jahr korrigiert werden. Production Systems II V 9/10 S. 32

34 Die Abstimmung von Prozessen überprüfen Kapazitätssynchronisierung im Arbeitssystem Beispiel: Kapazitätssynchronisierung bei einem Hersteller von Ladungsträgern Wareneingang [t] Halbfertigbestände aufnehmen Prozesszeiten bestimmen Schwachstellen und Potenziale Schweißen Eckpfosten Quelle: WZL Projektbeispiel Fertigung Abstimmung der Losgrößen Akkord Schweißen Eckpfosten ZZ=3:10min RZ=20% 2MA Schweißen Rückwände Rahmenwinkel: 285 Stk. H-Gestell (1): 126 Stk. H-Gestell (2): 396 Stk. H-Gestell (3): 378 Stk. Bolzen: 1 Gibo etc. Schweißen H- Träger Faltwand Unterteil: 20 Stk. Faltwand Oberteil: 51 Stk. Schweißen Seitenteile Akkord Schweißen Rückwände ZZ=3:45min RZ=20% 1MA Schweißen H-Träger (2x) ZZ=1:10min RZ=20% 1MA Schweißen Seitenteile ZZ=3:25min RZ=20% 2MA Schweißen Faltgitter ZZ = 2:35min NZ =20% 1MA 120 Stk. 100 Stk. 222 Stk. 330 Stk Schweißen Faltgitter Akkord Schweißlinie ZZ = 3:45min DLZ = 11:25min NZ = 30% 4 MA Unlackierte Gibo s Stk. ( Stk.) Akkord Lackieren ZZ = 3:05 DLZ = >2h (mit Tr.) NZ = 30% 1MA lackierte Gibo s Stk. ( Stk.) Versand Produktivitätsverlust von 8,71h/Schicht! Stück/Schicht Schweißlinie 241 Lackieren Seite 33 Production Systems II V 9/10 S. 33

35 Umstellung des Produktionsablaufs auf Kanban-Steuerung und bedarfsorientierte Mitarbeiterrotation Beispiel: Kapazitätssynchronisierung bei einem Hersteller von Ladungsträgern Wareneingang Satzfertigung Fertigung 1 Schweißen Eckpfosten ZZ=3:10min RZ=20% 2MA Schweißen Rückwände ZZ=3:25min RZ=20% 1MA Schweißen H-Träger (2x) ZZ=1:40min RZ=20% 1MA Schweißen Seitenteile ZZ=3:25min RZ=20% 2MA Schweißen Faltgitter ZZ = 3:15min NZ =20% 1MA Schweißlinie ZZ = 3:25min DLZ = 11:25min NZ = 30% 4 MA Akkord: Ausstoß Gitterboxen Akkord Lackieren ZZ = 3:05 DLZ = >2h (mit Tr.) NZ = 30% 1MA Versand Baugruppenschweißen freie Rotation in der Akkordgruppe Schweißlinie Flexibler Montageplatz Quelle: WZL Projektbeispiel Seite 34 Production Systems II V 9/10 S. 34

36 Beispiele der Lean Production Lean Production Bedarfsorientierte Produktion: Just in Time Zug-Steuerung Kanban-Steuerung Auftragsbasierte Produktion Nachfrageglättung Kleine Losgrößen Mix-Production Verkürzung der Durchlaufzeiten One Piece Flow Single Minute Exchange of of Die Prozesssicherheit Visuelles Informations- und Steuerungsprinzipien Andon (Linienstopprinzip) Autonomation Standardoperationen Kunde-Lieferanten-Prinzip in der gesamten Prozesskette Integrierte Qualitätssicherung TQM: Deming Kreislauf Visuelle Kontrolle Poka-Yoke Breit ausgebildete Arbeiter Funktionsübergreifende Zusammenarbeit Zielvorgaben/ Policy Deployment TPM Lean-Gruppen Qualitätszirkel Zielkostenorientierung Marktorientierte Kostenverursachung Prozesskostenreduzierung Konzentration auf Wertschöpfung und kontinuierliche Verbesserung Eliminierung von Verschwendung Flusslayout Visuelles Management Mehrmaschinenbedienung Bewegungsabläufe optimieren (z.b. U-Layout) Kontinuierliche Verbesserung: Eliminierung von Muda, Mura und Muri (7 (7 Arten der Verschwendung, Unregelmäßigkeit und Überbelastung) 5 S (Regeln der Ordnung) Standardisierung Quelle: in Anl. an Monden 1998 und Ohno 1993 im folgenden exemplarisch erläutert Seite 35 Zahlreiche Autoren beschäftigen sich mit der Frage, wie die Merkmale der Lean Production zu beschreiben sind. Das Unternehmen Toyota gilt dabei nach wie vor in vielen Industriebranchen als Best Practice, als das Vorbild, dessen Methoden- und Regelsammlung die Grundlage für die Gestaltung der eigenen Produktionsorganisation ist. Das Lean-Haus beruht auf der Darstellung der Grundbestandteile in Säulen, die das Lean Production System tragen und in die die Methoden und Regeln eingeordnet werden. Eine Ordnungsmöglichkeit sind die drei Säulen Konzentration auf Wertschöpfung, bestandsarme Produktion und Kunde-Lieferanten- Prinzip : - Mit Konzentration auf Wertschöpfung ist die Vermeidung jedes Ressourceneinsatzes gemeint, der nicht vom Kunden bezahlt wird. Operativ wird dies in einfachen Regeln formuliert wie die 7 Arten der Verschwendung. Die Konzentration auf Wertschöpfung ist ein Prozess des kontinuierlichen Strebens nach weiterer Verbesserung. - Bedarfsorientierte Produktion beschreibt das Zusammenspiel einer Prozesskette, die genau nur die Mengen herstellt, die wirklich gebraucht werden ( Just in Time ). Um dies über alle Prozessstufen hinweg zu ermöglichen, muss eine stringente Orientierung am Kundenbedarf stattfinden, es dürfen nur dem Kundenbedarf entsprechende Produktvarianten hergestellt werden und die Prozesse sind so sicher zu gestalten, dass Sicherheitsbestände minimiert werden können. - Das Kunde-Lieferanten Prinzip beschreibt die Orientierung des Wertschöpfungsprozesses an den vom Kunden gewünschten Produkteigenschaften (Qualität und Kosten). Dabei ist eine Übererfüllung ebenso unerwünscht wie eine Untererfüllung. Um über eine Prozesskette hinweg eine solche Orientierung zu ermöglichen, wird zwischen allen Prozessschritten eine klar definierte Kunden-Lieferanten Beziehung eingerichtet. Production Systems II V 9/10 S. 35

37 Bedarfsorientierte Produktion: Just in Time Fertigungsgerechtes Produktdesign JiT - Kern Komponenten zum effizienten Betrieb des JiT - System Komponenten zur Fortentwicklung des JiT - Systems kurze Rüstzeiten Fertigung kleiner Lose U-Layout, breit ausgebildetes Personal Visuelle Informationsu. Steuerungssysteme vorausschauende Adaption d. Kapazitäten Flusslayout Ziehprinzip (Pull-Prinzip) Prozess u. Qualitätssicherheit Glättung der Nachfrage permanente Verbesserung Quelle: Görgens 1994 Seite 36 - Flusslayout: Dieser Begriff bezeichnet die prozessorientierte Anordnung der Fertigungseinrichtungen mit dem Ziel, Transport-, Durchlauf- und Lagerzeiten zu verringern sowie Platzbedarf und Kontrollaufwand zu minimieren. - Zieh-Prinzip (Pull-Steuerung): Ziehprinzip heißt, dass die Auftragsauslösung durch den Bedarfsverursacher stattfindet. Die Auftragsauslösung nach dem Zieh-Prinzip ergibt sich unmittelbar aus der Forderung nach bedarfsgerechter Produktion. - U-Layout und breit ausgebildetes Personal: Ziel ist es, die Prinzipien der Flussfertigung mit einem hohen Grad an Flexibilität zu verbinden. Im U-Layout bewegen sich die Mitarbeiter zwischen mehreren Arbeitsplätzen. Ein Mitarbeiter betreut also einen größeren Prozessteil als in der herkömmlichen Fließfertigung und pro Mitarbeiter in der U-Zelle ist lediglich ein Produkt im Umlauf (One-Piece-Flow). - Kurze Rüstzeiten: Rüstzeiten sind die Zeiten der Produktionsunterbrechung, die für den Produktwechsel an einer Anlage benötigt werden. Sie lösen Kosten aus, machen Sicherheitsbestände notwendig und sind daher so kurz wie möglich zu gestalten. - Fertigung kleiner Lose: Häufige Produktwechsel erzwingen es, kleine Lose zu produzieren. Dies erfordert hohe Flexibilität und kurze Rüstzeiten. - Prozess- und Qualitätssicherheit: Die bedarfsgerechte Herstellung ohne Sicherheitsbestände funktioniert nur, wenn der Prozess und das Ergebnis zuverlässig sind. - Glättung der Nachfrage: Unter der Glättung der Nachfrage wird der Versuch bezeichnet die Auftragssteuerung so zu gestalten, dass eine gleichmäßige Abarbeitung möglich ist und es nicht aufgrund unterschiedlicher Zykluszeiten im Prozess zu Engpässen kommt. -Visuelle Informations- und Steuerungsprinzipien: Visuelle Informations- und Steuerungsprinzipien, die die Prozesssicherheit erhöhen. -Vorausschauende Adaption der Kapazitäten: Die vorausschauende Adaption meint die frühzeitige Anpassung der Fertigungsanlagen an den Produktionsbedarf. Production Systems II V 9/10 S. 36

38 Just in Time: Logistik bestimmt das Layout - Beispiel DC Vitoria Beispiel: Endmontagehalle Vito Trim parts Door on Wheels Assembly start End of line Door of Door pre assembly Engine line Chassis line Marriage Test & finish Exit finished cars Conventional store cockpit pre assembly Cockpit assemby Seats Direct delivery Interior Glasses Quelle: DaimlerChrysler Glass pre assembly Seite 37 Das Just-in-Time Prinzip, also die bedarfsgerechte Produktion in allen Prozessstufen, ist heute in vielen Fällen zum dominanten Faktor der Layout-gestaltung geworden. Ein Beispiel dafür ist das U-Layout der Endmontage des DaimlerChrysler Werkes in Vitoria (Spanien). Im dargestellte Beispiel ist die Materialbereitstellung der wesentlichste Komplexitätsfaktor in der Organisation einer Just-in-Time Fertigung. Production Systems II V 9/10 S. 37