Kapazitätsabstimmung

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1 PRODUKTIONSPROZESSE 129 Kapazitätsabstimmung Im Rahmen der Durchlaufzeitenplanung (Maschinenbelegungsplanung) stellt die technische Kapazität häufig einen Engpassfaktor dar. Aufgabe der Kapazitätsplanung ist es daher, die vorhandene Kapazität an die Nachfrage durch einzuplanende Aufträge anzupassen (Kapazitätsabgleich/-abstimmung). Dabei existieren folgende Alternativen: Kapazitätsanpassung = Veränderung der vorhandenen Kapazität Zeitliche Kapazitätsanpassung Veränderung der Belastungszeiten ü- ber/unter das bisherige Maß. Individuell für einzelne Mitarbeiter: Überstunden/Kurzarbeit, bezogen auf Arbeitsgruppe: Zusatzschichten/Abbau von Schichten. Intensitätsmäßige Kapazitätsanpassung Veränderung der Arbeitsgeschwindigkeit (Einführung von Akkordlöhnen, Verringerung der Laufgeschwindigkeit bei Betriebsmitten), Quantitative Kapazitätsanpassung Einschränkung/Erweiterung der vorhandenen Betriebsmittel und Arbeitskräfte in ihrer Menge (Investition in Betriebmittel mit gleichen Qualitätsmerkmalen, Kündigung von Mitarbeitern mit gleicher Qualifikation), Qualitative Kapazitätsanpassung Erweiterung/Einschränkung der Kapazität durch Einsatz/Abbau von Betriebsmitteln mit verbesserten Qualifikationsmerkmalen und Mitarbeitern mit höherer Qualifikation. Belastungsanpassung = Anpassung der vorhandenen Kapazität (nicht die Kapazität wird verändert, sondern die entstehende Belastung im Rahmen der vorhandenen Kapazität wird gleichmäßig verteilt) Auftragssplitting Ein Fertigungsauftrag, der aus mehreren zu bearbeitenden Teilen besteht, wird in mehrere Teilaufträge aufgeteilt (gesplittet), die sukzessiv (nacheinander) abgearbeitet und an die nächste Bearbeitungsstation weitergegeben werden könnten. Durch diese Aufteilung kann die Durchlaufzeit für jeden Teilauftrag verkürzt werden, Auftragsüberlappung In diesem Fall wird jedes Stück eines Auftrags sofort an das nächst folgende Betriebsmittel weitergeleitet, sobald der Arbeitsgang abgearbeitet ist (Extremform des Splittings), Terminverlagerung Aufträge ohne fixen Liefertermin werden vor- oder nachgelagert in die Produktion eingeplant, Lagerproduktion Bei nicht vorhandenen Aufträgen können Unterauslastungen durch eine Lagerproduktion vermieden werden. Annahme von Zusatzaufträgen/ Fremdvergabe von Aufträgen Ein- oder Verschieben von Instandhaltungsmaßnahmen

2 130 PRODUKTIONSPROZESSE Fertigungsmengenplanung Die Planung der herzustellenden Produktionsmenge kann an verschiedenen Größen ausgerichtet werden. Abhängig von der Einflussnahme der Absatzmenge unterscheidet man: Möglichkeit 1: Fertigung synchron zum Absatz (Logistiksystem Just-in-time) Die Fertigungsmenge wird parallel zum Absatz geplant. Die Absatzmenge gibt die Höhe der Produktionsmenge vor. Vorteile Kosten der Lagerhaltung für die Fertigprodukte relativ gering, da die produzierten Erzeugnisse sofort abgesetzt werden. Nachteile Die Kapazität ist starken Schwankungen in der Auslastung unterworfen. Kann sie nicht schnell genug ausgebaut werden, so werden nicht genügend Erzeugnisse produziert; kann sie nicht schnell genug abgebaut werden, so entstehen hohe Fixkosten für die überschüssige Kapazität. Möglichkeit 2: Gleichmäßige Kapazitätsauslastung Die Fertigungsmenge wird unabhängig von der Absatzmenge konstant gehalten. Vorteile Geringe Fixkosten für überschüssige Kapazität, Produktionsmengen ausreichend. Nachteile Hohe Lagerkosten für Fertigerzeugnisse. Möglichkeit 3: Stufenweise Kapazitätsanpassung Die Fertigungsmenge wird innerhalb bestimmter Zeitabschnitte an die Absatzmenge angepasst. Vorteile/Nachteile Unter der Voraussetzung, dass die Fertigung stufenweise auf- und abgebaut werden kann, versucht dieses Verfahren die genannten Vorteile zu nutzen und die Nachteile zu vermeiden.

3 PRODUKTIONSPROZESSE 131 Wichtige Begriffe der Fertigungsplanung Durchlaufzeit Unter der Durchlaufzeit versteht man die Fertigungsdauer vom Beginn bis zur Beendigung des Herstellvorganges. Zu beachten ist, ob sich diese Zeitspanne auf die Erstellung eines Produktes oder eines gesamten Auftrages (Losgröße) bezieht. Im Einzelnen setzt sich die Durchlaufzeit zusammen aus: der Rüstzeit (Vorbereitung der Betriebsmittel), der Bearbeitungszeit, der Transportzeit (von einem zum nächsten Betriebsmittel), der organisatorischen Liegezeit (Wartezeit), der technologischen Liegezeit (z. B. Trocknung), der Nachbearbeitungszeit, der Kontrollzeit. Übergangszeit Bitte beachten: Bei der Angabe der jeweiligen Zeiten kann das gebräuchliche Minutensystem (60 Minuten entsprechen 1 Stunde) oder das Dezimalminutensystem (100 Minuten entsprechen 1 Stunde) angewandt werden. Rüstkosten Die Umstellung eines Betriebsmittels auf die speziellen Produktionsanforderungen nennt man Umrüsten. Durch die Umstellung entstehen Kosten, z. B. für den Mitarbeiter, der die Umrüstung übernimmt. Da die Maschine während des Rüstvorgangs nicht produzieren kann, entstehen so genannte Stillstandskosten ( Opportunitätskosten ). Dies sind Kosten, die stellvertretend für die nicht erwirtschafteten Erträge der Maschine stehen. Rüstzeit Die Be- und Verarbeitung von Materialien findet mithilfe von Betriebsmitteln statt. Dabei handelt es sich in den seltensten Fällen um Spezialmaschinen, die nur einen Bearbeitungsvorgang beherrschen. In dem meisten Fällen müssen die Betriebsmittel auf einen speziellen Bearbeitungsvorgang vorbereitet werden. Nach der Bearbeitung müssen die Betriebsmittel dann häufig in den ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden. Sowohl diese Vor- als auch die Nacharbeiten werden als Rüstvorgang bezeichnet. Die dafür benötigte Zeit nennt man Rüstzeit. Sie ist losgrößenabhängig, d. h. sowohl die Rüstkosten als auch die Rüstzeit sind unabhängig von der Anzahl der auszuführenden Bearbeitungsvorgänge. Rüstzeiten vor der Bearbeitung Rüstzeiten nach der Bearbeitung: Lesen des Auftrags Ausspannen des Werkstücks Einstellen/Anlassen der Maschine Rückgabe des Werkzeugs Einbau/Zuführung des Werkszeugs Säubern des Arbeitsplatzes Einspannen des Werkstücks Bestandteile der Rüstzeit Grundzeit Verteilzeit Erholzeit Regelmäßig auftretende und daher im Voraus planbare Zeit, die für den Rüstvorgang benötigt wird. Unregelmäßig auftretende und daher nur pauschal planbare Zeiten im Rahmen des Rüstvorgangs. Man unterscheidet sachliche Verteilzeit (Reparatur-/Instandsetzungen an der Maschine, Gespräch mit Vorgesetzten, Ausschuss bei Herstellung, fehlerhaftes Material oder Werkzeug, Abschmieren der Maschine), persönliche Verteilzeit (Persönliche Bedürfnisse wie Trinken/Essen, Toilettengänge, Gang zum Personalbüro) Zeit, die dem Arbeitnehmer im Rahmen der Rüstzeit zur persönlichen Erholung zusteht.

4 132 PRODUKTIONSPROZESSE Überblick über die Teilelemente der Auftragszeit Auftragszeit (T) Rüstzeit (t r ) Ausführungszeit (t a ) Zeit zur Bereitstellung der Produktionsmittel und Materialien, Vorbereitung und Säuberung des Arbeitsplatzes Zeit für die eigentliche Tätigkeit Rüstgrundzeit (t rg ) Rüstverteilzeit (t rv ) Grundzeit (t g ) Erholzeit (t e ) Verteilzeit (t v ) Zeit zur Vorbereitung Zeit für unregelmäßig anfallende Arbeiten Zeit zur Bearbeitung Zeit für Ruhepausen Zeit für unregelmäßig anfallende Tätigkeiten Kapazitätsplanung bei der Werkstättenfertigung Im Rahmen der kurzfristigen Terminplanung müssen die einzelnen Aufträge den einzelnen Betriebsmitteln (Maschinen/Werkstätten) zugeordnet werden. Die Maschinenbelegungsplanung hat zum Ziel, die einzelnen Aufträge konkret den vorhandenen Betriebmitteln zuzuordnen. Als Hilfsmittel dienen in der Regel Balkendiagramme. Ziele einer optimalen Maschinenbelegung sind... Fristgerechte Fertigstellung der Aufträge: In der Regel müssen Aufträge zu einem bestimmten (vertraglich festgelegten) Zeitpunkt abgeschlossen sein. Dieser Zeitpunkt muss im Rahmen der Maschinenbelegung unbedingt beachtet werden. Minimierung der Durchlaufzeiten: Zu einer Verlängerung der Durchlaufzeit eines Auftrages kommt es, wenn ein Auftrag nicht fristgerecht auf einer Maschine abgefertigt werden kann, weil diese noch mit der Bearbeitung eines anderen Auftrags beschäftigt ist. In der Wartezeit entstehen Zwischenläger ( organisatorische Läger ), die Lagerkosten verursachen. Maximale Kapazitätsauslastung: Die vorhandenen Betriebsmittel müssen im besten Fall ständig ausgelastet sein. Stillstandszeiten ( Brachezeiten ) verursachen Kosten (Fixkostenproblem), die nicht durch entsprechende Erträge gedeckt werden. Minimierung der Rüstkosten: Im Rahmen der Serienfertigung muss diejenige Losgröße bestimmt werden, bei der die Summe aus Lager- und Rüstkosten minimal ist. Häufiges (unnötiges) Umrüsten muss wegen der Rüstkosten vermieden werden. Insbesondere die Ziele Minimierung der Durchlaufzeit und maximale Kapazitätsauslastung stellen für die Belegungsplanung ein unlösbares Problem (= Dilemma) dar. Es gilt... Dilemma der Ablaufplanung: Entweder warten Aufträge vor arbeitenden Maschinen oder Maschinen warten auf Aufträge.

5 PRODUKTIONSPROZESSE 133 Beispiel für das Dilemma der Ablaufplanung Gegeben sind vier Aufträge, die auf drei Maschinen gefertigt werden müssen: c Aufgabe: Die Aufträge sollen nun so auf die vier Maschinen aufgeteilt werden, dass sowohl die Durchlaufzeit* ) minimiert als auch die Maschinenkapazität maximal ausgelastet ist. Außerdem sollen alle Aufträge in fünf Tagen fertig gestellt sein. Lösungsvorschlag 1: Bearbeitungsreihenfolge: A - B - C - D (suboptimales Ergebnis) Auswertung: Aufträge Wartezeit (W) Maschine Stillstandszeit (S) Auftrag A 0 Zuschneiden 0 Auftrag B 0 Auftrag C 0 Bohren 10 Auftrag D 0 Lackieren 8 Summe 0 Summe 18 Dieser Vorschlag ist wegen der hohen Stillstandszeiten abzulehnen. Außerdem können die vier Aufträge nicht in der vorgesehenen Zeit von fünf Tagen fertig gestellt werden. * ) Die Durchlaufzeit setzt sich zusammen aus der Bearbeitungszeit der Aufträge und den Wartezeiten.

6 134 PRODUKTIONSPROZESSE Lösungsvorschlag 2: Bearbeitungsreihenfolge: A - D - B - C (Maximale Kapazitätsauslastung) Auswertung: Aufträge Wartezeit (W) Maschine Stillstandszeit (S) Auftrag A 0 Zuschneiden 0 Auftrag B 2 Auftrag C 2 Bohren 0 Auftrag D 2 Lackieren 2 Summe 6 Summe 2 In diesem Fall wird die Kapazitätsauslastung minimiert (die Maschinen sind nur 2 Stunden unbelegt). Die Wartezeit ist jedoch verhältnismäßig hoch (die Durchlaufzeit erhöht sich wegen der Wartezeit um 6 Stunden). Lösungsvorschlag 3 Bearbeitungsreihenfolge: D - B - C - A (Minimale Durchlaufzeit) Auswertung: Aufträge Wartezeit (W) Maschine Stillstandszeit (S) Auftrag A 0 Zuschneiden 0 Auftrag B 0 Auftrag C 0 Bohren 8 Auftrag D 0 Lackieren 4 Summe 0 Summe 12 In diesem Fall wird die Durchlaufzeit minimiert (die Wartezeit beträgt 0 Stunden). Die Kapazitätsauslastung ist jedoch sehr gering (12 Stunden bleiben die Maschinen unbelegt).

7 PRODUKTIONSPROZESSE 135 Die optimale Losgröße in der Serien- und Sortenfertigung Unter einer Losgröße versteht man die Anzahl der Erzeugnisse, die ohne technische Umstellung (Umrüstung) einer Maschine hergestellt werden kann. Rüstkosten: Für einen Serien- bzw. Sortenwechsel müssen die betroffenen Maschinen angehalten, die Werkzeuge gewechselt und eingerichtet werden. Hierdurch entstehen Rüstkosten. Zu den Rüstkosten gehören somit alle Kosten, die durch den Produktionsstillstand und das Anfahren des Produktionsapparates nach dem Umrüsten entstehen. Dies sind beispielsweise die Kosten für das Einstellen der Maschine, der Ausschuss, der beim Anlaufen des neuen Loses entsteht, der Energieverbrauch beim Anlaufen der Maschinen usw. Bei der Festlegung der Losgröße müssen diese Rüstkosten beachtet werden. Da die Rüstkosten unabhängig von der danach aufgelegten Losgröße sind, werden sie auch auflagenfixe Kosten genannt. Es ist offensichtlich, dass eine möglichst große Losgröße zu niedrigen Rüstkosten pro Stück führt. Lagerkosten: Die innerhalb eines Loses produzierten Güter können häufig nicht sofort verkauft werden. Sie werden im Ausgangslager zwischengelagert und dann nach und nach verkauft. Hierdurch entstehen Lagerhaltungskosten. Zu den Lagerkosten gehören Personalkosten, Mieten, Abschreibungen sowie Lagerzinskosten durch kalkulatorische Zinsen für das gebundene Kapital etc. Da unterstellt wird, dass diese Kosten insgesamt proportional mit der Losgröße ansteigen, werden sie auch auflagevariable Kosten genannt. Es ist offensichtlich, dass die Lagerkosten je Stück konstant sind. Herstellkosten: Neben den Lagerhaltungskosten fallen die Herstellkosten (Material- und Maschinennutzungskosten, Fertigungslöhne) unter die Kosten der Losgröße. Da die Herstellkosten je produziertem Stück anfallen, haben sie ebenfalls einen variablen Charakter. Dabei wird unterstellt, dass die Kosten je Stück konstant sind. Fazit: Betrachtet man diese Ergebnisse, so lässt sich feststellen, dass man bei der Losgrößenbestimmung zwischen zwei entgegen gesetzten Kostentendenzen unterscheiden muss: Je größer die Losgröße, desto geringer werden die gesamten auflagefixen Kosten. Dies hängt damit zusammen, dass seltener umgerüstet werden muss. Die gesamten Rüstkosten sinken degressiv. Somit sinken mit zunehmender Losgröße auch die Rüstkosten je Stück.

8 136 PRODUKTIONSPROZESSE Je größer die Losgröße, desto höher werden die auflagevariablen Kosten. Dies hängt damit zusammen, dass die Lagerhaltungskosten mit zunehmender Losgröße proportional steigen. Bei einer bestimmten Losgröße muss somit ein optimales Verhältnis zwischen auflagenfixen und -variablen Kosten bestehen. Diese Losgröße bezeichnet man als optimale Losgröße. Um diese Produktionsmenge herausfinden zu können, bietet sich eine tabellarische Gegenüberstellung der beiden Kostenverläufe an. Die Kostenverläufe lassen sich zusätzlich grafisch darstellen. Zudem kann man zur rechnerischen Ermittlung auch die so genannte Andler'sche Formel anwenden: Grafische Darstellung: Beispiel: Gesamtbedarf für das Planungsjahr: Stück. Rüstkosten je Rüstvorgang: ,00 EUR. Die Lagerkosten ergeben sich als konstanter Prozentsatz (Lagerhaltungskostensatz) auf die durchschnittlich im Lager gelagerte Menge der produzierten Losgröße. Er soll 20 % betragen. Herstellkosten 20,00 EUR/St. Losgröße Anzahl der Lose Rüstkosten gesamt Durschnittl. Lagerbestand Lagerkosten Gesamtkosten St , , , , St , , , , St , , , , St , , , , St , , , , St ,00 500, , ,00 Ergebnis der Andler'schen Formel:

9 PRODUKTIONSPROZESSE 137 Wichtige Begriffe der Fließfertigung Arbeitszerlegung Ein Arbeitsvorgang wird in mehrere unterschiedliche Teilverrichtungen zerlegt. Die Mitarbeiter erledigen nur einen Teil der für die Herstellung des Erzeugnisses notwendigen Gesamtarbeit ( Artteilung ). Arbeitsteilung Die anfallende Arbeit eines Arbeitsvorgangs wird auf mehrere Mitarbeiter verteilt ( Mengenteilung ). Taktzeit Bei der Fließfertigung ist der gesamte Fertigungsprozess in zeitlich übereinstimmende Arbeitseinheiten eingeteilt. Die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Arbeitsverrichtung bis zur nächsten bezeichnet man als Taktzeit. Der Netzplan: Hilfsmittel der Fertigungsplanung in der Fließfertigung Ein Fertigungsprozess setzt sich häufig aus einer Vielzahl an Teilvorgängen zusammen. Einige dieser Teilvorgänge müssen dabei aus technischen Gründen in einer bestimmten Reihenfolge abgearbeitet werden. Ebenso kann es sein, dass Teilvorgänge parallel abgearbeitet werden können. Beispiel: Die Teile A und B müssen fertig gestellt sein (Parallelfertigung), bevor sie zur Baugruppe C zusammengesetzt werden können (Sukzessivfertigung). Ein (Arbeits-)Vorgang wird folgendermaßen dargestellt: Beispiel: Bei der Beschaffung eines neuen Kopierers fallen folgende Arbeitsschritte an. 1. Beschaffung von Informationen über die Anforderungen an den Kopierer (Kopiergeschwindigkeit, Papiervorrat etc.) in der Abteilung 1 Tag 2. Telefonische Anfrage über die Beschaffungskonditionen möglicher Anbieter 1 Tag 3. Durchführung der qualitativen und quantitativen Lieferantenauswahl 2 Tage 4. Einholen der Genehmigung für den Kauf des Kopierers beim Vorgesetzten, schriftliche Bestellung beim günstigsten Anbieter 3 Tage