Aufgaben PSK 5.2 Produktions-, Mengen-, Termin- und Kapazitätsplanung / H.Wolf. Unternehmer. Mitarbeiter. Konzept. Produkte. Prozesse.

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1 Aufgaben PSK 5.2 Produktions-, Mengen-, Termin- und Kapazitätsplanung / H.Wolf Erfolgsfaktoren von Unternehmen Unternehmer Mitarbeiter Konzept Produkte Prozesse Strukturen Produktion ERP-Systeme Aufgabe 1 Ein Bauteil für ein Produkt wird bisher zu einem Preis von 16,25 pro Stück in Losgrößen von 800 Stück pro Monat zugekauft. Nachdem in Ihrer Fertigung durch die Optimierung der Abläufe der Nutzungsgrad der Maschinen gesunken ist, überlegt die Geschäftsleitung, das Bauteil wieder selbst fertigen zu lassen. a) Begründen Sie rechnerisch nachvollziehbar eine Empfehlung für die Geschäftsleitung. (4 Punkte) Fertigungsmaterial pro Stück 3,75 Fertigungszeit/Stück 5,7 min Maschinenstundensatz 34,00 Fertigungslohnkosten pro Stunde 17,50 Die Fixkosten in diesem Bereich betragen /Monat b) Stellen Sie fünf Gesichtspunkte dar, die außer den Kosten bei der Entscheidung Eigenfertigung - Fremdbezug" zu berücksichtigen sind. (5 Punkte) Eigenfertigung Fremdfertigung

2 Aufgabe 2: Die Hydraulik Technology soll für einen Schlüsselkunden ein Aggregat vom Typ E 100 herstellen. Dieses Aggregat setzt sich aus zwei Baugruppen A und vier Baugruppen B zusammen. Eine Baugruppe A besteht aus fünf Bauteilen T1, acht Bauteilen T2 und vier Bauteilen T4. Zur Herstellung der Baugruppe B sind zwölf Bauteile T3 und vier Bauteile T4 erforderlich. Bei den Planungen ist zu berücksichtigen, dass gleiche Baugruppen sowie Bauteile hintereinander hergestellt werden müssen und erst nach Fertigstellung der letzten Einheit weiterverwendet werden können. a) Erstellen Sie eine graphische Darstellung der Stückliste. (5 Punkte) Für die Terminplanung liegen folgende Daten vor: Bauteil/Baugruppe Fertigungszeit pro Bauteil (in Std.) T1 3,5 T2 2,5 T3 1,25 T4 1,75 A 12,00 B 5,00 Für die Endmontage des Aggregates werden 22 Std. benötigt, die Abnahme des Aggregates beansprucht 2 Std. Nach wie vielen Stunden kann der Bau des Aggregates frühestens abgeschlossen werden? b) Ermitteln Sie den Zeitbedarf. c) Stellen Sie die Terminplanung des Projektes als Netzplan dar. d) Führen Sie eine Vorwärts- und Rückwärtsterminierung durch. Anlage zu b) Bauteil / Baugruppe Menge Fertigungszeit pro Bauteil (in Std.) Fertigungszeit Gesamt (in Std.) T1 T2 T3 T4 A B E100 Endmontage und Abnahme

3 Aufgabe 3 Ein Unternehmer hat in seinem Lager bei einem Artikel einen Meldebestand von 220 Stück vorgesehen. Der Verbrauch beträgt 80 Stück/Woche und der Sicherheitsbestand liegt bei 60 Stück. Welche Lieferzeit (= Wiederbeschaffungszeit) muss der Unternehmer vom Lieferanten fordern? Lösung: Aufgabe 4 Herr Müller und Herr Meier sind Mitarbeiter der FOSBOS AG. Herr Müller ist Lagerleiter und Herr Meier Leiter des Einkaufs. Beide sind in ein Streitgespräch verwickelt. Lautstark gibt Herr Meier kund, er wolle gleich den jährlichen Bedarf von Stück des Modells MB10X auf einmal bestellen. Schließlich belaufen sich die Bezugskosten auf 50,00 pro Lieferung unabhängig von der bestellten Menge. Herr Müller hingegen ist der Meinung, man soll gerade so viel bestellen wie gerade benötigt wird. Jedes Produkt verursacht schließlich 0,40 Lagerkosten. Anzahl der Bestellungen Bestellmenge Bezugskosten Durchschnittlicher Lagerbestand Lagerhaltungskosten gesamt Summe der Bezugsund Lagerkosten Aufgabe 5 Errechnen Sie für die Fallsituation 2 die optimale Bestellmenge und die Bestellhäufigkeit: Daten für den Artikel KA20X: Jahresbedarf: 500 Stück Bestellkosten je Bestellvorgang: 50,00 Lagerhaltungskostensatz pro Jahr in % des zum Bezugspreis bewerteten durchschnittlichen Lagerbestandes 15,00 % Bezugspreis je Stück: 50,00 Mindestbestand: 0 Stück

4 Aufgabe 6 Durch die zunehmende Typenvielfalt in der ALPHA GmbH werden für die jeweiligen Komponenten immer größere Sortimentsmengen benötigt. Bisher wurden die Teile des Sortiments nach Erfahrungswerten der Vorperiode in größeren Mengen beschafft. Dadurch sind erhebliche Lagerkosten entstanden. Sie schlagen nun die Optimierung des Bestellvorganges vor, um die Kosten in diesem Bereich zu senken. Folgende Daten liegen zugrunde: Jahresbedarf Preis Zinssatz für Lagerhaltung 15% Bestellkosten Stk. 8 /Stück 60 je Bestellvorgang a) Füllen Sie die dargestellte Tabelle aus b) Ermitteln Sie die optimale Bestellmenge anhand einer geeigneten Formel. Anzahl der Bestellungen Bestellmenge Bestellkosten Lagerhaltungskosten Gesamtkosten Aufgabe 7 Für die Planung und Realisierung des Umbaus auf Speicherprogrammierbare Steuerung wurde folgender Zeitbedarf ermittelt bzw. geschätzt. Bezeichnung Vorgang Vorgänger Dauer (Wochen) Planung und Dokumentation A 6 Bestellung der Zulieferteile und der externen Fertigung B A 5 Materiallieferungen C B 2 Eigene Fertigung D C 5 externe Fertigung E B 8 Demontage TTL-Technik F B 6 Montage G D, E, F 4 Inbetriebnahme und Probebetrieb H G 3

5 a) Erstellen Sie einen Vorgangsknotenplan (Netzplan) anhand der Liste und markieren Sie den kritischen Pfad. Benutzen Sie folgende Darstellung für die Knoten: FAZ FEZ Bezeichnung D SAZ FP SEZ FAZ = frühester Anfangszeitpunkt FEZ = frühester Endzeitpunkt SAZ = spätester Anfangszeitpunkt SEZ = spätester Endzeitpunkt D = Dauer des Vorganges FP = freie Pufferzeit b) Ermitteln Sie die maximal mögliche Verzögerung (Pufferzeit) der eigenen Fertigung, wobei die zeitgerechte Fertigstellung des Gesamtprojektes nicht gefährdet werden soll. Aufgabe 8 Sie sollen in Ihrer Abteilung für die Installation und Inbetriebnahme einer neuen Maschine einen Balkenplan erstellen. Nr. Bezeichnung Soll Installation Fundament Elektroinstall Hydraulik 9 5 Montage Abnahme 15 7 Schulung 15-16

6 CPM-Methode Aufgabe 9: Einem einfachen Fertigungserzeugnis liegt folgender Arbeitsplan zugrunde: a) Erstellen Sie für den Arbeitsplan eine Tabelle oder einen Netzplan, im dem Vorgänge als Pfeile, Start- und Endereignisse jeweils als Knoten (entsprechen den Nummern 1-12) dargestellt werden. Bestimmen Sie den frühesten Endzeitpunkt (FEZ) bzw. spätesten Endzeitpunkt (SEZ) eines jeden Vorganges. b) Führen Sie eine Vorwärts- und Rückwärtsterminierung durch. c) Bestimmen Sie den oder die kritischen Pfade. Vorgang Dauer (in Min.) Vorgang Dauer (in Min)

7 Aufgabe 10: Gegeben sei folgender einfacher Fertigungsablauf (Nummern 1-7 =Zustände eines Vorgangspfeilnetzplanes): Vorgang Dauer (in Min.) Maschine M M M M M M M5 Gleichzeitig sollen drei Aufträge abgewickelt werden: Auftrag III hat die höchste Priorität mit 20 Stück. Auftrag II hat die zweithöchste Priorität mit 10 Stück. Auftrag I hat die unterste Priorität mit 10 Stück. Vereinfachend ist anzunehmen, dass eine Maschine nur das gesamte Fertigungslos auf einmal bearbeiten kann, es ist also nicht möglich, dass der nächste Arbeitsgang bereits anfängt, ohne dass alle Teile (z. B. alle 20 Stück von Auftrag III) fertig sind. Immer nur die gesamte Menge kann an den nächsten Vorgang weitergereicht werden. Splitting ist nicht möglich. a) Erstellen Sie einen Netzplan als Vorgangspfeilnetzplan und geben Sie den kritischen Pfad an. b) Erstellen Sie einen Balkenplan aufgrund des Netzplanes c) Bestimmen Sie die Durchlaufzeiten für jeden Auftrag, indem Sie für jede Maschine einen Zeitbalken (Balkendiagramm) anlegen, der zeigt, mit welchem Auftrag und wie lange die Maschine mit einem bestimmten Auftrag belegt ist. Nutzen Sie dabei auch evtl. Kapazitätslücken, in denen die Maschine gerade nicht belegt ist, zur Verkürzung der Durchlaufzeit anderer Aufträge.

8 Aufgabe 11: In der Fertigung werden die Aufträge A bis D auf den Maschinen M I, M II und M III nach der kürzesten Operationszeitregel (KOZ) eingeplant. Die technologisch nicht veränderbaren Maschinenfolgen sowie die Bearbeitungszeiten der Aufträge auf den Maschinen sind den nachfolgenden Tabellen zu entnehmen: Auftrag A B C D Maschinenfolge M I M III M II M II M III M I M I M II M III M III M II M I Bearbeitungszeiten Auftrag M I M II M III A B C D a) Stellen Sie die Maschinenbelegung durch ein GANTT-Diagramm grafisch dar. (6 Punkte) b) Geben Sie die Leerzeiten der Maschinen sowie die Wartezeiten der Aufträge an. (2 Punkte) Aufgabe 12: Sie sind verantwortlich, auf einem Fertigungssystem der Prixen AG die Werkstattaufträge A bis E auf den Maschinen M I, M II und M III einzuplanen. Alle Aufträge haben die Bearbeitungsreihenfolge M I M II M III Die Bearbeitungszeiten der Aufträge auf den Maschinen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen: Bearbeitungszeiten Auftrag M I M II M III A B C D E Sämtliche Aufträge müssen nach spätestens 20 Stunden erledigt sein. a) Stellen Sie die Maschinenbelegung durch ein GANTT-Diagramm grafisch dar und ermitteln Sie die Gesamtdurchlaufzeit. (7 Punkte) b) Erläutern Sie einen Zielkonflikt der Fertigungsplanung (Dilemma der Ablaufplanung). (3 Punkte)

9 Aufgabe 13: Aufgrund eines Fehlers in der Produktionsplanung ist ein dringender Fertigungsauftrag mit einer Losgröße von 20 Schlauchpumpen versehentlich zu spät weitergeleitet worden. Sie als Meister sollen nun den Auftrag kurzfristig in die laufende Fertigung einfließen lassen. Die benötigten Arbeitsplätze 11, 12 und 13 sind zwar im Moment durch andere Aufträge belegt, können aber für diesen Auftrag kurzfristig genutzt werden. Da die Arbeitsplätze direkt nebeneinanderstehen, können Transportzeiten vernachlässigt werden. Die angegebene Bearbeitungsreihenfolge ist einzuhalten. Die folgende Übersicht gibt die Stück- und Rüstzeiten auf den drei betroffenen Arbeitsplätzen an: Arbeitsgang Arbeitsplatz Rüstzeit in Minuten Stückzeit in Minuten 1 AP AP AP a) Stellen Sie die Belegungszeiten bei den überlappenden Arbeitsgängen an den drei Arbeitsplätzen mit einem Balkendiagramm (Gantt-Diagramm) dar und berechnen Sie den minimalen Zeitbedarf in Minuten bis zur Fertigstellung der kompletten Lose. b) Ermitteln Sie die Startzeit für das Rüsten am AP 12 für den Fall, dass an diesem Arbeitsplatz Stillstand durch fehlende Werkstückversorgung vermieden werden soll. Aufgabe 14: Zur Fertigung eines Prototyps der optoelektrischen Messeinrichtung müssen die folgenden sechs Teilaufträge - In der Auftragsreihenfolge 1 bis 6 und - In der technologischen Bearbeitungsreihenfolge: 1. Produzieren, 2. Montieren In Ihrer Fertigung eingeplant werden: Auftrag Produzieren Montieren 1 12 h 10 h 2 8 h 12 h 3 4 h 6 h 4 10 h 14 h 5 5 h 14 h 6 9 h 8 h Als Fertigungsleiter werden Sie gefragt, nach wie vielen Tagen im Zweischichtbetrieb (je 8 Stunden) alle Teilaufträge erledigt sind. Stellen Sie den notwendigen Zeitbedarf in Form eines Fristenplanes / Balkendiagramms maßstäblich grafisch dar.

10 Aufgabe 15 Für Ihren Bereich soll eine Kapazitätsüberprüfung stattfinden. Dazu stehen Ihnen folgende Daten zur Verfügung: Die Arbeitszeit je Mitarbeiter beträgt an fünf Arbeitstagen pro Woche insgesamt 35 Stunden. Die Betriebsmittelbelegungszeit je Teil beträgt 0,75 Sekunden. Es sollen Teile montiert werden. Aus jeder Charge ergeben sich Stück Einzelteile. Die Rüstzeit pro Charge beträgt 12,5 Minuten. Für Störzeiten sind 4 % einzuplanen. Berechnen Sie, ob der oben beschriebene Auftrag innerhalb von fünf Arbeitstagen abgearbeitet werden kann. (6 Punkte) Aufgabe 16 Laut Fertigungsplanung sollen sechs Mitarbeiter einen Kundenauftrag für Kompressoren in zwölf Arbeitstagen mit einer täglichen Arbeitszeit von acht Stunden ausführen. Durch eine Lieferterminänderung soll der Auftrag schon in siebeneinhalb Arbeitstagen fertiggestellt werden Dazu werden zwei Mitarbeiter mehr eingesetzt als ursprünglich geplant. a) Ermitteln Sie, wie viele Überstunden täglich von jedem Mitarbeiter geleistet werden müssen, wenn der Termin gehalten werden soll. (3 Punkte) b) Nennen Sie drei Möglichkeiten, wie sich eine Produktivitätssteigerung bei der Kompressorenmontage erreichen lässt. (3 Punkte) Aufgabe 17 Im Rahmen einer Montage einer Baugruppe soll die Vorgabezeit te ermittelt werden. a) Sie möchten dazu das MTM-Verfahren (Methods-Time-Measurement) anwenden. Beschreiben Sie Ihre Vorgehensweise. b) Erläutern Sie die Vorgehensweise zur Ermittlung der Verteilzeit tv mithilfe der MMA (Multimomentaufnahme). 4 Punkte 4 Punkte

11 Aufgabe 18 Die Durchlaufzeit beschreibt die Zeitdauer, die sich bei der Produktion eines Produktes von Beginn bis zur Auslieferung ergibt. a) Erklären Sie die beiden Begriffe (4 Punkte) - Belegungszeit und - Übergangszeit. b) Nennen Sie vier mögliche Ursachen für Liegezeiten. (4 Punkte) Aufgabe 19 Sie beabsichtigen, die veralteten Fertigungs- und Montaqeabläufe mit dem Ziel der Durchlaufzeitverkürzung umzustellen. a) Nennen Sie drei Maßnahmen zur Erreichung dieses Zieles. (6 Punkte) b) Erläutern Sie zwei Effekte der Durchlaufzeitverkürzung. (4 Punkte) Aufgabe 20 a) Ermitteln Sie die Auftragszeit für die Herstellung von 50 Hydraulikzylindern Zeichnung lesen, Maschine einstellen, Reinigen Zylinder einspannen und Maschine in Betrieb setzen Maschinenbearbeitungszeit ausspannen und ablegen 15 min 1 min/stück 14,3 min/stück 0,20 min/stück b) Es soll ein Zeitgrad von 120% berücksichtigt werden. Berechnen Sie die Auftragszeit. Aufgabe 21 Für die Montage der Vakuumpumpe werden kurzfristig 100 Teile benötigt. Zur Kapazitätsplanung benötigen Sie die Auftragszeit. Dafür stehen Ihnen folgende auftragsbezogenen Daten zur Verfügung: Der Verteilprozentsatz beträgt je 15 % (Rüstverteilzeit, sachliche und persönliche Verteilzeit). Erholungszeiten werden nicht gewährt. Ermitteln Sie die Auftragszeit für die Herstellung der 100 Teile Tätigkeiten Auftrag und Zeichnung lesen, Maschine einstellen, reinigen Werkstück einspannen und Maschine in Betrieb setzen Maschinenbearbeitungszeit ausspannen und ablegen Sollzeit 15,00 min 0,50 min/stück 1,25 min/stück 0,30 min/stück

12 Aufgabe 22 Die Globalisierung der Märkte, die Verlagerung der Fertigung in sogenannte "Billiglohnländer" führt in vielen Industriebetrieben zu erheblichem Kostendruck. Davon ist Ihre Firma als Zulieferbetrieb nicht ausgenommen. Stellen Sie mit je einem Beispiel aus Ihrem Tätigkeitsfeld konkret dar, ob "Aufgabenerweiterung" und "Aufgabenanreicherung" geeignete Organisationsformen sind, um dem Kostendruck zu begegnen. Beachten Sie bei Ihrer Ausarbeitung, dass nicht die Erklärung der Begriffe erwartet wird, sondern die Synergieeffekte, die sich aus dem Einsatz der Organisationsformen ergeben können. (8 Punkte)

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16 Aufgabe 1 a) Fertigungsmaterial= 3,75 Fertigungslohnkosten = (5,70 min / 60) 17,50 /h = 1,66 MAK= (5,70 min / 60) 34,00 /h = 3,23 Summe variabler Kosten = 8,64 x BEP = kfix / (p kv) X BEP = 4600 / 16,25 8,64 = 604,47 = 605 Stk Empfehlung: Bei einem monatlichen Bedarf von 800 Schubstangen und einer kritischen Stückzahl von 605 Stück sollten die Schubstangen künftig wieder selbst gefertigt werden. oder Gesamtkostenvergleich b) Kapazitätsplanung der Zerspanungsmaschinen aufgrund des gesenkten Nutzungsgrades Ermittlung des erhöhten lnstandsetzungsbedarfes erhöhter Personalbedarf Möglichkeiten der Materialbeschaffung/Lagerung bestehende Lieferverträge Absatzplanung Aufgabe 2 a)

17 Bauteil / Baugruppe Menge Fertigungszeit pro Bauteil (in Std.) Fertigungszeit Gesamt (in Std.) T1 10 3,5 35 T2 16 2,5 40 T3 48 1,25 60 T4 24 1,75 42 A 2 12,00 24,00 B 4 5,00 20,00 E100 Endmontage und Abnahme 24,00 2 c) und d) Aufgabe 3 Lieferzeit = / 80 = 2 Wochen Aufgabe 4 Anzahl der Bestellungen Bestellmenge Bezugskosten Durchschnittlicher Lagerbestand Lagerhaltungskosten gesamt Summe der Bezugs und Lagerkosten , ,00 530, , ,00 340, , ,00 310, , ,00 320,00

18 Aufgabe 5 Aufgabe 6 Aufgabe 7

19 Aufgabe 8 CPM-Methode Aufgabe 9

20 Aufgabe 10 a) b) c)

21 Aufgabe 11 b) Leerzeiten der Maschinen: M I 1 Stunde M II 0 Stunden 1 Stunde M III Wartezeiten der Aufträge: A 4 Stunde B 4 Stunden C 3 Stunde D 1 Stunde Aufgabe 12

22 Es sind auch andere Maschinenbelegungen gültig, wenn die Aufträge nach spätestens 20 Stunden erledigt sind. b) Das Dilemma der Ablaufplanung ergibt sich aus den Aufgabenstellungen, einerseits die Durchlauf- bzw. Leerzeiten zu minimieren, andererseits die Kapazitätsauslastung der Betriebsmittel zu maximieren. Soll die Durchlaufzeit der Aufträge minimiert werden, so müssen die Maschinen zur Bearbeitung sofort verfügbar sein. Soll die Auslastung der Maschinen maximiert werden, so müssen die Aufträge vor den Maschinen auf ihre Bearbeitung warten, was zur Folge hat, dass sich die Durchlaufzeiten zwangsläufig erhöhen. Aufgabe 13 Aufgabe 14

23 Aufgabe 15 Aufgabe 16 a) 6 Mitarbeiter 8 h/d 12 d = 576 h 576 h / 8 Mitarbeiter x 7,5h = 9,6 h Jeder Mitarbeiter müsste 1,6 h/d Überstunden leisten. c) Z.B.: Senken des Fehlleistungsaufwandes verbesserte Montagegestaltung optimale Materialbereitstellung Minimieren der Rüstzeit kürzere lnstandsetzungszeiten und Wartungsintervalle Aufgabe 17 a) Im ersten Schritt muss die Grundzeit tg ermittelt werden: - Zerlegung des Bewegungsablaufes in Bewegungselemente - In Abhängigkeit von zeitbestimmenden Einflussgrößen wird jedem Bewegungselement ein Zeitwert zugeordnet. - Die Summe der einzelnen Zeitwerte bildet die Grundzeit tg b) Festlegung von relevanten persönlichen und sachlichen Verteilzeitanteilen - Bei zeitlich zufällig ausgewählten Betriebsrundgängen werden die Häufigkeiten der festgelegten Kriterien ermittelt. - Diese Daten werden statistisch ausgewertet und mit einer Aussagewahrscheinlichkeit von bis zu 95 % durch das Stichprobenverfahren abgesichert. - Die Summe aus den persönlichen und sachlichen Verteilzeitanteilen bildet dann den Verteilzeitprozentsatz

24 Aufgabe 18 a) - Belegungszeit= Rüstzeit+ Bearbeitungszeit - Übergangszeit = Transportzeit + Liegezeit (4 Punkte) b) - ungeeignete Vorratshaltung am Arbeitsplatz - persönlich- oder erholungsbedingtes Unterbrechen der Tätigkeit durch den Menschen Energieausfall - Organisationsfehler (Nicht alle Einzelvorgänge lassen sich immer exakt planen.) - ungeeignetes Material Aufgabe 19 a) Für eine Durchlaufzeitverkürzung sind z. B. folgende Maßnahmen erforderlich: - Prozessschritte reduzieren oder zusammenfassen - Transportwege reduzieren - einheitliche Transportbehälter verwenden - Ausschuss reduzieren - Prozessstabilität erhöhen (Cpk-Regelung) - vorbeugende Instandhaltung einführen b) Eine Durchlaufzeitverkürzung kann z. B. folgende Vorteile bringen: - geringere Kosten durch optimierten Materialfluss bzw. reduzierten Ausschuss - höhere Maschinenverfügbarkeit durch geplante Instandhaltung - reduzierte Kapitalbindung durch kürzere Materialbereitstellung - erhöhte Kundenzufriedenheit durch schnellere Lieferfähigkeit Aufgabe 20 Aufgabe 21 a) 790 min = ((14, ,2) * 50) + 15 b)

25 Aufgabe 22 Den auf die Firma zukommenden Kostendruck infolge der Globalisierung der Märkte müssen die Geschäftsleitung und alle Führungskräfte mit effektiverer Arbeitsweise begegnen. Dazu sind auch die beiden Organisationsformen geeignet, durch Bündelung der Arbeitsprozesse (Aufgabenerweiterung) und durch Übertragung von Zuständigkeiten (Aufgabenanreicherung) Kostenreduktionen zu bewirken. In Beispielen aus der persönlichen Berufspraxis soll zum Ausdruck gebracht werden, auf welche Weise die Zusammenfassung von Arbeitsgängen und Arbeitsfolgen und die Übertragung von Verantwortung, Mitspracherecht und Kontrollbefugnisse die Fertigungskosten beeinflussen können. Z.B.: Zwei oder drei verschiedene Arbeitsgänge bei der Montage eines Teils, die von mehreren Mitarbeitern einzeln vorgenommen wurde, werden jetzt von nur einem Mitarbeiter durchgeführt, der auch die Qualitätskontrolle übernimmt.