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OM 1.

OM 1. Semester

OM 1. Semester

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A. H.
Étudier
A. H.
Diese Lernkarten behandeln fortgeschrittene Themen der Betriebswirtschaftslehre, insbesondere die Standortplanung und Kapazitätsplanung. Sie konzentrieren sich auf die Analyse von Standortfaktoren, die Optimierung von Produktionsprozessen und die strategische Planung von Ressourcen. Unternehmen und Produktionsmanager profitieren von diesen Karteikarten, um effiziente und flexible Produktionssysteme zu gestalten, die Ziele wie Kostensenkung, Qualität und Flexibilität zu erreichen.
Cartes-fiches
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Allemand
Niveau
Autres
Créé / Mis à jour
26.12.2020 / 01.01.2021
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Cartes-fiches

Wie äussert sich Variabilität?

•A. Starving (‘Verhungern’):

  • Der Prozess kann nicht fortgesetzt werden, weil kein Input vorhanden ist.

•B. Blocking (‘Blockierung’):

  • Der Prozess kann nicht fortgesetzt werden, weil der Output nicht weitergeben werden kann. (Die bearbeitete Einheit belegt die Prozessressourcen und blockiert sie somit.)
  • Starving und Blocking wirken sich typischerweise negativ auf die Leistung eines Prozess-Netzwerks aus:
    • Reduktion der Produktionsrate (Throughput, TH)
    • Verlängerung der Durchlaufzeit (Cycle Time, CT)
    • Erhöhung der Ware-in-Arbeit (Work In Process, WIP)

Was sind Puffer?

  • Zur Reduktion (bzw. Vermeidung) von Starving und Blocking können zwischen den einzelnen Prozessen Puffer eingeführt werden.
    • Beispiele von Puffern: Zwischenspeicher, Lager, Warteraum, ...
    • Puffer können als spezielle Transformationsprozesse aufgefasst werden, welche zur ‘zeitlichen Transformation’ (Lagerung) dienen.
  • Mehrstufige Prozesse sind in der Praxis oft gepuffert.
    • Ein Puffer ist hier typischerweise ein (meist beschränkter) Lagerplatz zwischen zwei aufeinander folgenden Stufen (Prozessen).
    • Der Puffer nimmt den Output der vorangehende Stufe auf, bevor das Objekt zur nächsten Stufe geht 
  • Für Puffer wird in Prozessdiagrammen (v.a. in Flussdiagrammen) häufig ein spezielles Symbol in Form eines Dreiecks verwendet.

Formel von Little

  • Betrachte einzelnen Prozess (Subprozess) als Blackbox, welche Input zu Output transformiert (→Transformationsprozess)
    • Annahme: Nur ein Typ von Flussobjekten (Flusseinheiten) fliesst durch den Prozess

Formel von Little: N =  lambda x W

  • Fundamentaler Zusammenhang in der quantitativen Prozessanalyse!
    • Gültig unter sehr allgemeinen Bedingungen
    • Das "Ohm'sche Gesetz" der Prozessanalyse: Wichtig und nützlich.
  • Wichtige Bedeutung auch im Operations Management:

TH: (Mean) Throughput ("(mittlerer) Durchsatz", "(mittlere) Produktionsrate")

WIP: (Mean) Work in Process ("(mittlere) Ware-In-Arbeit, WIA")

CT: (Mean) Cycle Time ("(mittlere) Durchlaufzeit, DLZ")

WIP = TH x CT

Erkläre den Begriff Kapazität

  1. Kapazität als Leistungsvermögen einer Ressource (eines Prozesses): auch "Output-Kapazität" genannt
  2. Kapazität als zeitliche Verfügbarkeit einer Ressource (eines Prozesses): auch "Faktoren-Kapazität" genannt

Erläutere Kapazität als mengenmässiges Leistungsvermögen

  • Immer bezüglich eines einzigen Objekttyps (Produkt) gemessen
  • Die Kapazität K eines Prozesses (Ressource) bezüglich eines bestimmten Objekttyps (Produkt) entspricht der maximal möglichen Ausbringungsmenge (Output) für diesen Objekttyp in einem bestimmten Zeitraum.
  • Unter Verwendung des Begriffs des Throughputs ergibt sich folgende Definition.

Definition Kapazität

Die Kapazität K eines Prozesses (Ressource) bezüglich eines bestimmten Objekttyps (Produkt) entspricht dem maximal möglichen (mittleren) Throughput lambdamax des Prozesses bezüglich des Objekttyps: K = lambdamax

  • Masseinheit der Kapazität: [Anzahl Objekte / Zeiteinheit]
  • Es gilt also per Definition immer: lambdamax ≤ K (= lambdamax)
    • Wobei lambda = TH den Throughput (bzw. die Ankunftsrate) bezeichnet.
  • Beachte: Falls mehrere Objekttypen i ∈ I durch einen Prozess fliessen (bzw. falls eine Ressource mehrere Produkte bearbeitet):

Kapazität Ki = maximal möglicher Throughput bzgl. i 

Zusammenhang von Kapazität und Bearbeitungszeit

  • Häufig werden als Prozesse sogenannte Single-Server Systeme betrachtet, welche aus einem einzigem Server (Bearbeitungsstation) und einer (möglicherweise leeren) Queue (Warteschlange) bestehen, wobei angenommen wird, dass der Server maximal ein Objekt gleichzeitig bearbeiten kann.
  • Sei Tau die (mittlere) Bearbeitungszeit eines Servers (Single-Server System)
  • Dann ist die Kapazität gegeben durch K = 1/Tau = lambdamax
  • Beachte: 1/Tau ist die Bearbeitungsrate des Servers. Diese wird häufig auch bezeichnet als mu, womit die Bearbeitungszeit gegeben ist als Tau = 1/mu

Erläutere Auslastung

  • Auch: Auslastungsgrad, Kapazitätsauslastungsgrad (engl. utilization)
  • Berechnung: Genutzte Kapazität / Nutzbare Kapazität
  • Masseinheit für Auslastung: einheitslos (z.B. %)
  • Beachte: Auslastung kann interpretiert werden als der Anteil der verfügbaren Zeit, zu welchem eine Ressource genutzt wird.
  • Unter Verwendung des Throughputs ergibt sich folgende Definition:
  • Die Auslastung ("rho") eines Prozesses (Ressource) bezüglich eines bestimmten Objekttyps (Produkt) ist gegeben durch roh = lambda / K = lambda / lambdamax
  • Da lambda <= lambdamax, gilt immer roh <= 1

Wofür braucht man Produktplanung

  • Produktplanung spielt wesentliche Rolle in der Stützung der eingesetzten Wettbewerbsfaktoren
    • Kosten, Qualität, Verfügbarkeit, Flexibilität

Nenne die Ziele der Produktplanung

  • Erfüllung der Kundenbedürfnisse
    • Kundenbedürfnisse und -erwartungen verstehen
      • Marktbeobachtung, Umfragen
      • Customer Relationship Management
      • Qualitätssicherung
    • Künftige Kundenbedürfnisse erkennen
      • Zukunftsprognosen (Kundenverhalten, Technologie, ...)
    • Kundenbedürfnisse in Produktmerkmale "übersetzen"
  • Möglichst kurze Zeit bis zur Produkteinführung: Time-to-Market
    • Vergrösserung bzw. Haltung des Marktanteils
    • Vorteile als Erstanbieter in der Preisgestaltung
  • Ausgewogenes Produkteportfolio
    • Palette von Produkten:
      • in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus
      • mit verschiedener Rentabilität
  • Kosten beeinflussen
    • In der Produktplanung werden in wesentlichem Mass die zukünftigen Kosten für die Produktion festgelegt
  • Kundenbedürfnisse treffen:
    • Quality Function Deployment (siehe z.B. [JCA09, p. 103 - 105])
    • Value Analysis (siehe z.B. [JCA09, p. 104 - 105])
  • Design for Manufacturing and Assembly (DFMA):
    • Die Fertigung und Montage beim Produktentwurf berücksichtigen
    • Ziele:
      • Leichter und kostengünstiger fertigen und montieren
      • Weniger Teile
      • Weniger Arbeitschritte

Nenne die Phasen der Produktplanung

  1. Markteing and Sales
  2. Product Development
  3. Manufacturing

Was versteht man unter Concurrent Engineering?

  • Organisatorischer, systematischer Ansatz:
    • zur integrierten Entwicklung des Produkts und der zur Herstellung benötigten Prozesse
    • unter Berücksichtigung des ganzen Lebenszyklus des Produkts
  • Projektorganisation:
    • Bildung von Entwicklungsteams mit Mitgliedern aus verschiedenen Funktionen
    • Koordination zwischen:
    • den Teams
    • den verschiedenen Funktionen im Unternehmen
    • den Lieferanten
    • den Pilotkunden
  • Gemeinsames digitales Modell:
    • Alle Beteiligten arbeiten am gleichen digitalen Modell des Produkts (-> CAx-Technologien)

Für was sind CAx-Technologien?

  • Computergestützte Technologien für
    • Produktentwurf und -entwicklung
    • Prozess- und Fertigungsplanung

Nenne die CAx-Technologien (3 Arten)

  • CAD: Computer Aided Desing
  • CAE: Computer Aided Engineering
  • CAM: Computer Aided Manufacturing

Was sind die Vorteile der CAx-Technologien?

  • Bessere und zuverlässigere Planung der Produkte
  • Bessere und kostengünstigere Produkte
  • Auf der Ebene des Produktentwurfs (CAD):
    • Mehr Wissen und Knowhow wird akkumuliert und bereitgestellt
    • Mehr verschiedene Lösungen können evaluiert werden
    • Beherrschung der Komplexität
    • -> Förderung der Kreativität
  • Auf der Ebene der Konstruktion (CAE):
    • Mehr Analysemöglichkeiten
    • Experimente am Modell (virtuelles Produkt)
    • Vermeiden teurer Prototyp-Entwicklung und Testexperimente
    • -> Grössere Funktionalität und Zuverlässigkeit des Produkts
  • Auf der Ebene der Fertigung (CAM):
    • Adäquate Präzision der Verarbeitung
    • Optimierung der Verarbeitungszeiten
    • Optimierung der Prozesse
    • Einsparung bei den Rohmaterialien
    • -> Höhere Qualität der Endprodukte, günstigere Fertigung

Erläutere das virtuelle, digitale Modell

  • Geometrische Darstellung des Objekts
  • Modell, in dem möglichst realitätstreu die verschiedenen Bedingungen des Realisierungsprozesses abgebildet werden können
  • Berechnungen: Deformationen, Dauerfestigkeit, ...
  • Visualisierung ("synthetische Bilder")
  • Simulationen:
    • Dynamisches Verhalten
    • Fertigungsabläufe
  • Heute vorwiegend 3D-Modellierung
  • Breite Palette von Software-Paketen Unterschiede z.B. in:
    • Umgang mit komplexen Formen
    • Integrationsgrad mit weiteren Entwicklungsmodulen (z.B. Analyse)
    • Integrationsgrad mit externen Modulen (z.B. Produktionsplanung)

Welche Vorteile hat das digitale Modell?

Information: Kommunizieren, der richtigen Information, in der richtigen Form, am richtigen Platz, zur richtigen Zeit

Produkt: Optimieren, Form, Funktion, Fertigung

Entwurfsprozess: Ändern, was man will, wen man will, wie man will

Welche Entscheide und Vorgehen stehen in der Prozess- und Anlageplanung an?

  • Wie das Produkt herstellen?
  • Vielfältige Entscheidungen über
    • Prozesstyp
    • Layout
    • Grad der vertikalen Integration, Make or Buy, Outsourcing
    • Anlageplanung (Automatisierungsgrad, Wahl der Anlagen/ Anlagenkonfiguration, Dimensionierung)
    • Stücklisten und Arbeitspläne
    • Personalanforderungen
  • Typischer Ansatz heute: Concurrent Engineering
    • Produkt- und Prozessplanung gleichzeitig, in enger Zusammenarbeit
    • "concurrent": gleichzeitig, simultan

Welche Kriterien gibt es zum Beispiel für die Klassifizierung von Porzesstypen?

  • Produkttyp
  • Flussmenge
  • Anordnungsprinzip
  • Layout
  • Anlagenauslastung
  • Flexibilität
  • Ware in Arbeit
  • Anz. Produktionsstufen
  • Aktivierungs- und Bevorratungsart (Make-to-Order / Make-to-Stock)
  • Art der Stoffverwertung
  • Mechanisierungs- und Automatisierungsgrad
  • verwendete Technologie

Nenne 2 Typen von Prozess-Layout

Produkt- und Prozessorientiertes Layout

Erläutere Produktorientiertes Layout

  • Anordnung der Anlagen (Arbeitsstationen, Maschinen, Abteilungen, ...) gemäss dem Materialfluss (d.h. den Fertigungsschritten des Produkts)
    • v.a. für kontinuierliche und quasi-kontinuierliche Prozesse
    • Bsp: Montage von Massenprodukten in Elektronik- und Automobilindustrie

Erläutere Prozessorientieres Layout

  • Anordnung der Anlagen (Arbeitsstationen, Maschinen, Abteilungen, ...) gemäss gleichartigen Funktionen
    • v.a. für diskontinuierliche Prozesse (Job Shop)

Nenne die 4 hauptsächlichen Prozesstypen 

  1. Job Shop
  2. Batch Shop
  3. Production Line / Assembly Line
  4. Continous Flow Production

Erläutere Job Shop (Werkstattfertigung)

  • viele verschiedene Produkte
  • kleine Auftragsmengen (Lose, Batches)
  • jedes Produkt erfordert unterschiedliche Menge/Reihenfolge von Bearbeitungsschritten
  • -> diskontinuierlich
  • Bsp: Druckerei, Flugzeugherstellung, Werkzeugmaschinenbau, ...

Erläutere Batch Shop

  • "standardisierter Job Shop"
  • stabiles, konstantes Produktsortiment
  • periodische Aufträge (Kunden- oder Lageraufträge)
  • alle Produkte haben (ungefähr) identische Menge/Reihenfolge von Bearbeitungsschritten ("Flow Shop")
  • -> diskontinuierlich
  • Bsp: Schwermaschinen (Bagger, ...), elektronische Geräte, Spezialchemikalien, ...

Erläutere Production Line / Assembly Line 

  • Produktion von diskreten Teilen, welche mit gegebener Produktionsrate von Arbeitsstation zu Arbeitsstation geleitet werden
  • Vorgegebene Reihenfolge der Arbeitsstationen gemäss Arbeitsgängen des Produkts
  • Assembly Line: Spezielle Produktionslinie, wo nur montiert wird.
  • manuell oder (teil-)automatisiert
  • -> quasi-kontinuierlich
  • Bsp: manuelles Zusammensetzen von Spielwaren oder Haushaltgeräten, automatisiertes Bestücken von Halbleiterplatten

Erläutere Continous Flow (Fliessproduktion)

  • Verarbeitung/Weiterverarbeitung von undifferenziertem Material
  • Vorgegebene Folge von Arbeitsgängen
  • Kontinuierlicher Materialfluss (im Gegensatz zu Production/Assembly Line)
  • I.a. hoch automatisiertes, integrales Produktionssystem
  • Shut-Downs und Setups teuer und selten (24 Std. Betrieb)
  • -> kontinuierlich
  • Bsp: Erdöl, Chemie, Bier, ...

Was ist Fertigungsindustrie?

(diskrete Prod.einheinten): Job Shop, Batch Shop, Prod./Assembly Line

Was ist Prozessindustrie?

(kontinuierliche Prod.einheiten): Continuous Flow Production

Erläutere Vertikale Integration

  • Produktion (vgl. "Value Chain"):
    • Transformationsprozess von Rohmaterialien über Zwischenprodukte zum Endprodukt
  • Grad der vertikalen Integration:
    • Wieviel des Gesamtprozesses soll im eigenen Unternehmen durchgeführt werden?
    • "Outsourcing": Auslagerung von internen Teilprozessen an Drittfirmen, Auswärtsvergabe
    • "Make-or-Buy": Welche Teile/Komponenten selber fertigen, welche einkaufen?
  • Trend: Flexible Aufteilung in Teilprozesse
    • "Offshoring" (Delokalisierung):
      • Verlagerung interner Teilprozesse an andere, firmeneigene Standorte, oft in "Billigländern".
    • Outsourcing
    • Strategische Allianzen mit Lieferanten
    • Joint Ventures mit Partnerfirmen
      • Joint Venture: "Kooperation von Unternehmen", i.a. in Form einer neuen, rechtlich Selbständigen Geschäftseinheit, an der Stammunternehmen mit Kapital beteiligt sind. (Abstimmung von Kooperations- und Autonomiebedürfnissen)

Nenne Vor- und Nachteile der automatisierten Fertigung

  • Vorteile:
    • Höhere Produktionsraten, höhere Produktivität
    • Weniger Lohnkosten
    • Weniger Arbeitszeitrestriktionen (z.B. 24 Std.-Betrieb möglich)
    • Höhere Qualität, höhere Zuverlässigkeit
    • Weniger Variabilität in den Bearbeitungszeiten
  • Nachteile:
    • Höhere Investionen
    • Mehr Fachausbildung und –qualifizierung beim Personal notwendig
    • Aufwendigere Steuerung

Erläutere Automatisierte Fertigung

  • Nutzung der Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnologie:
    • Robotik, Machine Vision, Netzwerke
  • Automatisierung:
    • Erlaubt Übergang von der Massenfertigung zu Kleinserienfertigung ("Mass Customization": kundenindividuelle Massenfertigung)
    • Von dedizierten Anlagen (Eignung für ein Produkt bzw. eine Funktion) zu flexiblen Systemen

Beispiele für Anlagen der Automatisierten Fertigung

  • Computergesteuerte Bearbeitungs- und Handlingmaschinen/-systeme:
    • CNC-Maschinen: Bearbeitungsvorgänge für die zu bearbeitenden Werkstücke vorgängig programmiert (Computerized Numerical Control)
    • DNC-System: Verbund mehrerer CNC-Maschinen mit einem Rechner (Direct Numerical Control)
  • Roboter:
    • Computergesteuert, frei programmierbar
    • Mehrere Bewegungsachsen, mit Werkzeugen, Greifern
    • Werkzeughandhabung (Bsp.: Schweissen, Lackieren)
    • Werkstückhandhabung (Bsp.: Beschicken von Maschinen, Be-/Entladen von Transportbänder)
  • Diese und weitere Komponenten werden zu Systemen zusammengeführt, um mehr Flexibilität (und Produktivität) zu erzielen

Was ist ein Bearbeitungszentrum?

  • Bearbeitungszentrum:
    • eine CNC-Maschine (häufig Universal-Werkzeugmaschine: Bohren, Fräsen, Drehen, Gewindeschneiden, ...)
    • Werkzeugspeicher und -wechseleinrichtung
    • Werkstückpuffer (klein) und –wechseleinrichtung

Was ist eine Flexible Fertigungszelle?

  • Flexible Fertigungszelle:
    • Bearbeitungszentrum
    • Spannstation (Fixieren der Werkstücke auf Spannvorrichtungen)
    • Werkstückstransportsystem

 

Was ist ein Flexibles Fertigungssystem?

  • Flexibles Fertigungssystem (FFS):
    • Englisch: FMS, "Flexible Manufacturing System"
    • Mehrere Bearbeitungszentren
    • Spannstation
    • Werkzeugspeicher (auch maschinenunabhängig)
    • Werkstückspeicher, maschinenunabhängig
    • Zusatzmaschinen (waschen, messen, usw.)
    • Transportsystem für Werkstück und Werzeugversorgung (Roboter, Transportfahrzeuge)

Nenne Kriterien der Anlagebeschaffung

Investition, Produktionsleistung, Output-Qualität, Betriebliche und Personelle Anforderungen, Flexibilität, Rüstanforderungen, Unterhalt, Veralterung, Ware in Arbeit, Auswirkungen auf Produktionsprozess

Methoden zur Entscheidungsunterstützung in der Anlagebeschaffung

  • Verfahren der Investitionsplanung/Investitionsrechnung:
  • Break-even Analyse (in einfachen Fällen):
    • Vergleich verschiedener Investitionsalternativen in Abhängigkeit von Produktionsvolumen
      • Bei welcher Ausbringungsmenge weisen zwei Alternativen die gleiche Kostenhöhe aus?
      • Für welches Produktionsvolumen ist welche Alternative optimal?
  • Leistungsanalysen:
    • Analytische Modelle (u.a Warteschlangen / Warteschlangenetze)
    • Simulationsmodelle
  • Mathematische Optimierungsmodelle:
    • Gebiet des Operations Research

Welche wichtigen Daten ergeben sich aus Produkt- und Prozessplanung?

  • CAD-Konstruktionsdaten, CNC-Steuerprogramme
  • Stücklisten
  • Arbeitspläne

Erläutere Stammdaten

Stücklisten und Arbeitspläne bilden Stammdaten

  • Stammdaten sind Basisdaten für die Produktionsplanung und -steuerung! (vgl. OM2)
  • Für jedes Endprodukt wird eine Stückliste erstellt
  • Für jede Komponente (inkl. Endprodukte) wird ein Arbeitsplan generiert

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