Thema Produktionssteuerung nach dem Perlenketten-Prinzip am Beispiel der Automobilfertigung Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum politicarum (Dr. rer. pol.) vorgelegt dem Rate der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena am 21. Dezember 2016 von: Dipl.-Kfm. Manuel Till Günther
Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Ausgangssituation 1 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 4 1.3 Stand der Literatur und Forschungslücken 7 1.4 Aufbau der Arbeit 9 2 Problembeschreibung 11 2.1 Kundenauftragsprozess zur Automobilfertigung 11 2.1.1 Prognose- und Vorplanungsschritte 13 2.1.2 Wochenprogrammplanung 15 2.1.3 Tagesprogramm- und Reihenfolgeplanung 18 2.1.4 Produktionsablauf 21 2.1.4.1 Karosserierohbau 24 2.1.4.2 Lackiererei 26 2.1.4.3 Montage und Finish 31 2.1.5 Distribution 33 2.2 Produktionssteuerung nach dem Perlenketten-Prinzip 34 2.2.1 Definition und Funktion 35 2.2.2 Nutzenpotenziale 37 2.2.2.1 Fertigung 39 2.2.2.2 Logistik 41 2.2.2.3 Beschaffung und Lieferanten 44 2.2.2.4 Distribution 45 2.2.2.5 Kunden und Vertrieb 46 2.2.3 Hindernisse und Risiken 48 2.2.3.1 Prozesssteuerung 49 VI
2.2.3.2 Produktqualität 51 2.2.3.3 Prozessrisiken 53 2.2.4 Implementierung 54 2.2.4.1 Proaktive Maßnahmen 54 2.2.4.2 Reaktive Steuerungsstrategien 57 2.3 Kennzahlensystematik 59 2.3.1 Sequenzabstand 61 2.3.2 Reihenfolgeabstand 63 2.3.3 Perlenkettengüte 64 2.3.4 Perlenkettenfenstertreue 69 2.3.5 Sequenzverletzungen und Sequenzfolgerichtigkeit 70 2.3.6 Produktionsscheibentreue 72 2.3.7 Volumentreue 73 2.4 Fazit 73 3 Systematisierung und Modellbildung 75 3.1 Sortierpuffer 75 3.1.1 Definition 76 3.1.2 Funktionen 76 3.1.3 Typen 78 3.1.4 Dimensionierung 84 3.1.4.1 Entkopplung 85 3.1.4.2 Sortierung 86 3.1.5 Kosten 90 3.2 Steuerungsstrategien 93 3.2.1 Puffersteuerung 93 3.2.2 Szenarien 95 3.2.2.1 Unvollkommene Information 95 3.2.2.2 Vollkommene Information 97 3.2.3 Literaturübersicht 99 VII
3.3 Allgemeines zur Modellbildung 101 3.4 Probleme und Modelle 103 3.4.1 Puffer an beliebiger Position 104 3.4.2 Puffer am Montageeinlauf 107 3.4.3 Puffer vor weiterem Sortierpuffer am Montageeinlauf 108 3.5 Fazit 110 4 Algorithmen 112 4.1 Allgemeines 112 4.2 Heuristische Lösungsverfahren 113 4.3 Auslagerungssteuerung 114 4.3.1 Auslagerung bei eingeschränkter Reihenfolgeinformation im Puffer, keine Vorausschau 115 4.3.2 Auslagerung bei bekanntem Pufferinhalt, keine Vorausschau 117 4.4 Einlagerungssteuerung 118 4.4.1 Einlagerung bei eingeschränkter Reihenfolgeinformation im Puffer, keine Vorausschau 118 4.4.1.1 Schwellwertneutraler Einlagerungsalgorithmus 118 4.4.1.2 Schwellwertbasierter Einlagerungsalgorithmus 121 4.4.1.3 Schwellwertbasierter klassifizierter Einlagerungsalgorithmus 123 4.4.2 Einlagerung bei bekanntem Pufferinhalt, keine Vorausschau 128 4.4.2.1 Erweiterter schwellwertneutraler Einlagerungsalgorithmus.. 129 4.4.2.2 Modifizierter schwellwertbasierter Einlagerungsalgorithmus. 130 4.5 Exaktes Lösungsverfahren 133 5 Implementierung 139 5.1 Allgemeines 139 5.2 Simulationsmodell 141 5.2.1 Modellanforderungen 141 5.2.2 Modellaufbau 143 5.3 Probleminstanzen 145 VIII
5.4 Prämissen 150 6 Evaluation 153 6.1 Vorgehensweise 153 6.2 Füllstandsabhängigkeit der Sortierleistung in Puffern ohne Bypass 155 6.2.1 Eingeschränkte Reihenfolgeinformation im Puffer, keine Vorausschau 156 6.2.2 Bekannter Pufferinhalt, keine Vorausschau 160 6.2.3 Sensitivitätsanalyse: Nutzung leerer Pufferbahnen 163 6.2.4 Sensitivitätsanalyse: Intervallgrenzen der Klassen 165 6.2.5 Sensitivitätsanalyse: Anzahl Pufferbahnen 167 6.3 Füllstandsabhängigkeit der Sortierleistung in Puffern mit Bypass 168 6.3.1 Eingeschränkte Reihenfolgeinformation im Puffer, keine Vorausschau 169 6.3.2 Bekannter Pufferinhalt, keine Vorausschau 172 6.3.3 Sensitivitätsanalyse: Nutzung Bypass 177 6.4 Bypasseffektivität 178 6.4.1 Eingeschränkte Reihenfolgeinformation im Puffer, keine Vorausschau 179 6.4.2 Bekannter Pufferinhalt, keine Vorausschau 179 6.5 Serielle Verkettung 181 6.6 Zielbeziehungen 182 6.6.1 Einzelfallbeispiel 184 6.6.1.1 Rechentest 184 6.6.1.2 Logistische Implikationen 187 6.6.2 Korrelationsanalyse 188 6.6.2.1 Allgemeines 189 6.6.2.2 Auswertung 190 6.7 Fazit 192 7 Kritik und Ausblick 196 8 Zusammenfassung 199 IX
Anhang 201 Abbildungsverzeichnis 215 Tabellenverzeichnis 219 Literaturverzeichnis 221 Erklärung gemäß 4 Abs. 1 PromO 242 X