Logistische Beherrschung von Fertigungs- und Montageprozessen

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1 Leibniz Universität Hannover Institut für Fabrikanlagen und Logistik Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis Logistische Beherrschung von Fertigungs- und Montageprozessen Wiebke Hartmann 12. Industriearbeitskreis "Produktionslogistik für die variantenreiche Serienfertigung Lauf an der Pegnitz,

2 Gliederung Rahmenbedingungen und Zielsetzungen heutiger Produktionssysteme Modellierung logistischer Zusammenhänge mit Durchlaufdiagramm und Kennlinien Praxisbeispiel Bild 1

3 Gliederung Rahmenbedingungen und Zielsetzungen heutiger Produktionssysteme Modellierung logistischer Zusammenhänge mit Durchlaufdiagramm und Kennlinien Praxisbeispiel Bild 2

4 Rahmenbedingungen heutiger Produktionssysteme + 52,5 % 4,0 % 4,9 % Umsatzrendite 6,1 % < 80 % % > 95 % Liefertreue* Variantenanzahl Umsatz F & E Wachtum Rückgang Zeit Zeit *Quellen: VDMA, Studie Strategien im Maschinen- und Anlagenbau, 2007, n = 236 Unternehmen In der Kundenwahrnehmung spielt die logistische sfähigkeit eines Unternehmens eine herausragende Rolle. M. Kennemann Bild 3

5 Zielsystem der Produktionslogistik L o g i s t i k l e i s t u n g hohe Termintreue Liefertreue Lieferzeit kurze Durchlaufzeit Wirtschaftlichkeit P r o z e s s k hohe Auslastung o s t e n niedrige Bestände Kapitalbindungskosten L o g i s t i k k o s t e n G4046SW_Wd Bild 4

6 Gliederung Rahmenbedingungen und Zielsetzungen heutiger Produktionssysteme Modellierung logistischer Zusammenhänge mit Durchlaufdiagramm und Kennlinien Praxisbeispiel Bild 5

7 Durchlaufzeitanteile und eindimensionales Durchlaufelement Fertigungsauftrag I Fertigungsauftrag II Durchlaufzeit (Produktionsauftrag) Montageauftrag Durchlaufzeit (Fertigungsauftrag) a) Durchlaufplan eines Produktionsauftrages AVG1 AVG2 AVG3 AVG4 Liegen nach Bearbeitung Transport Liegen vor Bearbeitung Rüsten Bearbeiten AVG3 TBEV TRA TBE : Bearbeitungsende Vorgänger : Rüstanfang : Bearbeitungsende ZUE ZDF ZDL TBEV TRA TBE b) arbeitsvorgangsbezogenes Durchlaufelement Zeit [BKT] ZDL = TBE TBEV : Durchlaufzeit ZUE = TRA TBEV : Übergangszeit ZDF = TBE TRA : Durchführungszeit [BKT] : Betriebskalendertag G1878NP Bild 6

8 Trichtermodell und Durchlaufdiagramm einer Arbeitsstation Arbeit [Vorgabestunden] AS m Zugang Zugangskurve Endbestand Abgang AS m = Zugang AS n mittlere Belastung AS n (wartende Aufträge) Abgang AS n Anfangsbestand Abgangskurve mittlere Abgang Untersuchungszeitraum a) Trichtermodell b) Durchlaufdiagramm (AS n) Zeit [Betriebskalendertage] AS n : Arbeitssystem n G0476SW Bild 7

9 , Reichweite und im Durchlaufdiagramm [Bechte, IFA] Trichterformel: R m = B m L m Rm Arbeit [Std] : sfläche FB Zugang B m Abgang AB B(T) Lm Zeit [BKT] Bezugszeitraum P T 0 T 1 R m B m : : mittlere Reichweite mittlerer L m AB : : mittlere Abgang im Bezugszeitraum [BKT] : Betriebskalendertag G1383NP Bild 8

10 Ausgewählte Prinzipbeispiele für Durchlaufdiagramme Arbeit Zugang Arbeit Abgang Zeit Zeit a) Kontinuierlicher Zu- und Abgang b) Stark streuende Arbeitsinhalte Arbeit Arbeit Zeit Zeit c) Starke Belastungsstreuung d) Hohe Kapazitätsflexibilität SW P. Nyhuis Bild 9

11 Ableitung der Produktionskennlinien für und Reichweite einer Arbeitsstation I: geringes sniveau II: Übergangsbereich III: hohes sniveau Arbeit Zugang Arbeit Arbeit Abgang a) typische Betriebszustände Zeit Zeit Zeit Reichweite sniveau I II III Maximale Reichweite Minimale Reichweite b) Darstellung der Betriebszustände in Produktionskennlinien G0462NP Bild 10

12 Modellierungsalternativen zur Erstellung von Produktionskennlinien hoch Kennlinientheorie Simulation Allgemeine Anforderungen an Modelle Abbildungsgüte Warteschlangentheorie geforderte Mindestgüte Bezug zur Realität Große Allgemeingültigkeit Klarheit und Verständlichkeit der Aussage Beschränkung auf das Wesentliche niedrig maximal zulässiger Aufwand [Oertli-Cajacop, 1977] niedrig Anwendungsaufwand hoch Die Kennlinientheorie ermöglicht mit geringem Aufwand schnelle und sichere Aussagen, wo in einer Fertigung die Ansatzpunkte zur Erschließung logistischer Rationalisierungs-potenziale zu finden sind und welche spezifischen Maßnahmen diese Potenziale ausschöpfen. G1811NP Bild 11

13 Berechnete skennlinie und deren Parameter Kapazität je Arbeitssystem Ideale skennlinie maximal mögliche idealer Mindestbestand Mittelwert und Streuung der Auftragszeiten Mindestübergangszeiten Überlappungsgrad kapazitätsmindernde Störungen sgrad Anzahl Arbeitssysteme Losgröße Einzelzeit Rüstzeit Transportzeit sonstige Mindestübergangszeiten Approximierte skennlinien Streckfaktor Parameter mit elementarer Bedeutung Belastungsstreuung Kapazitätsflexibilität Flexibilität der szuordnung Parameter mit empirischer Bedeutung G0881SW P. Nyhuis Bild 12

14 Anwendungsmöglichkeiten von Produktionskennlinien Funktion Logistikorientierte Anwendungsmöglichkeiten Plan (1) Plan (2) Produktionsplanung Durchlaufzeit Losgrößenbestimmung Ermittlung des Kapazitätsbedarfs Bewertung technischer Investitionen Soll Produktionssteuerung Durchlaufzeit Ermittlung von Steuerungsparametern (Soll-Durchlaufzeit, Soll-, Einlastungsprozentsatz) Soll Ist Produktionscontrolling Durchlaufzeit Bewertung des Ist-Zustandes Abschätzung von Rationalisierungspotenzialen G0735SW P. Nyhuis Bild 13

15 Gliederung Rahmenbedingungen und Zielsetzungen heutiger Produktionssysteme Modellierung logistischer Zusammenhänge mit Durchlaufdiagramm und Kennlinien Praxisbeispiel Bild 14

16 Durchlaufzeit- und sanalyse in der Praxis Materialflussanalyse nach... von... Engpassorientierte Logistikanalyse L m TA m B m ZDL m Durchlaufzeitund sanalyse Arbeit Zugang mittlere Reichweite mittlere mittlerer Abgang L m TA m B m ZDL m L m TA m B m ZDL m Zeit Potenzialbeurteilung Arbeitzeit Kapazität Lm Bm L m TA m B m ZDL m ZDLm Durchlaufzeit TAm Terminabweichung C0340NP_Lp Bild 15

17 Darstellung logistischer Spitzenkennzahlen im Materialfluss Handgalvanik Ni / Au Mehrlagenvorbehandlung Braunoxid/Cu- Passivierung Trocknen/ Tempern (1) Pressen Qualitätssonderprüfung Start Zuschnitt Bohrerei Entgraten DK-Linie Resistbeschichtung Resiststrukturierung Leiterbildgrundaufbau Kundenteildaten DK-Fräsen Innenlagenätze Materialflussintensität (Auswertungszeitraum: 5 Monate) Resistbeschichtung ZDL m = 1,9 BKT B m = 26,5 Std L m = 13,4 Std/BKT Anzahl Aufträge > 3000 Anzahl Aufträge > 2000 Anzahl Aufträge > 1000 Anzahl Aufträge > 500 Anzahl Aufträge > 100 Anzahl Aufträge < 100 IST Arbeitsinhalt 900 Std Zugang Abgang BKT 230 Betriebskalendertag Alkalisch Ätzen (2) Trocknen/ Tempern (2) Alkalisch Ätzen (1) Zwischenprüfung Beschichten Stopplack Hot-Air Leveling Beschichten/ Drucken Mechanik/ Konturfräsen elektrische Prüfung Endprüfung Verpacken Ende AOI Innenlagen Mechanik/ Mechanik/ Kerbfräsen Schneiden Mechanik/ Stanzen Handgalvanik chem. Gold angemessener Betriebsbereich gemessener Betriebspunkt 14 Std/BKT Plan-Kapazität Reichweite BKT 2 0, Std 30 BKT: Betriebskalendertag 2,0 1,4 1,0 0,6 Reichweite D4906ASW Bild 16

18 Durchlaufdiagramme für das Arbeitssystem Resistbeschichtung 900 Std 700 Anzahl Arbeitsvorgänge Mittlere Std/BKT Mittlerer Std Mittlere Reichweite BKT Mittlere Durchlaufzeit BKT ,4 25,6 2,0 1,9 Zugang Abgang 600 Arbeitsinhalt BKT 230 Betriebskalendertag D5023NP Bild 17

19 sverlauf am Arbeitssystem Resistbeschichtung Arbeitsinhalt mittlerer idealer Mindestbestand Betriebskalendertag D5024NP Bild 18

20 Berechnete Produktionskennlinie für das Arbeitssystem Resistbeschichtung 14 Sdt/BKT angemessener Betriebsbereich gemessener Betriebspunkt 2,0 BKT 1, Reichweite ca. 1,5 BKT 1,4 1,2 1,0 0,8 Reichweite 4 2 ca. 20 Stunden 0,6 0,4 0, Std 30 0,0 Reichweite Anzahl Arbeitsplätze BKT Std/BKT - 2,0 13,4 1 Mindestbestand Relativer Std Std % 26,5 1,8 1442,1 BKT: Betriebskalendertag D5025NP Bild 19

21 Maßnahmen zur sreduzierung am Beispiel des Arbeitssystems Resistbeschichtung I. Zugang drosseln II. Zugang Ist Soll Ist Soll aktuelle ca. 13,4 Std/BKT aktuelle (Kapazität) erhöhen Abgang Abgang Arbeit Zugang Arbeit Zugang Soll keine Zugänge für ca. 1,5 BKT Soll Abgang Abgang Ist : 13,4 Std/BKT Ist : 13,4 Std/BKT Kapazitätserhöhung um 7 Std/BKT für ca. 3 BKT BKT Betriebskalendertag Zeit Zeit Bild 20

22 Maßnahmenpakete zur Halbierung der Auftragsdurchlaufzeit Ziele: Halbierung der Durchlaufzeiten Reduzierung der Durchlaufzeitstreuung Erhöhung der Terminsicherheit Logistisches Maßnahmenpaket: Für Ziel 1: Einführung eines permanenten Controllings Ziel 2 Ziel 1 Stand heute Logistische Positionierung Stand heute: hohe Durchlaufzeiten große Terminabweichungen hohes sniveau starke Priorisierungen Durchlaufzeit Vorgabe zielkonformer und realistischer Solldaten Einführung einer Kapazitätssteuerung Einführung einer terminorientierten Auftragsfreigabe Schulung der Mitarbeiter Potenzialabschätzung: Durchlaufzeitreduzierung bis 58% ausschließlich durch sregelung realisierbar, dadurch: gleichgroße Reduzierung der Durchlaufzeitstreuung deutliche Erhöhung der Terminsicherheit Für Ziel 2: konsequente Reduzierung technisch bedingter Wartezeiten Weitergehende Reduzierung und Harmonisierung der Auftragszeiten D4767NP Bild 21

23 Realisierte Erfolge in der Leiterplattenfertigung Termintreue 100 % Ziel Einleitung von Maßnahmen (II. Quartal) 80 Standardabweichung der Durchlaufzeit 0 I II III IV V Heute I II III IV Heute Zeit (Quartal) Zeit (Quartal) a) Termintreue b) Durchlaufzeitstreuung 16 BKT 8 4 (Produktgruppe DK) Einleitung von Maßnahmen (II. Quartal) 6 Auftragsdurchlaufzeit 25 BKT (Produktgruppe DK) I II III IV V Heute c) Auftragsdurchlaufzeit Einleitung von Maßnahmen zur Durchlaufzeitreduzierung (IV. Quartal) 13 Realisierte Maßnahmen II. Quartal Korrektur der Soll-Durchlaufzeiten Terminorientierter Auftragseinstoß Mitarbeiterschulung IV. Quartal Einführung eines Monitorsystems Logistische Positionierung DK : Durchkontaktierte Ware BKT : Betriebskalendertag D6119BNP Bild 22

24 Kontakte Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung Institut für Fabrikanlagen und Logistik Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis An der Universität Garbsen Tel.: 0511 / Fax.: 0511 / Ihre Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Wiebke Hartmann Durchwahl: Produktionsmanagement hartmann@ifa.uni-hannover.de Bild 23