Produktionslogistik

Auftragsfertigung ist sinnvoll wenn:
• Die vom Kunden (Markt) vorgegebene Lieferzeit der Durchlaufzeit zur Beschaffung resp. Herstellung entspricht.
• Die Auftragsmenge resp. Serie klein ist
• Die Spezifikation des Auftrags öfters ändert

Von einer Projektfertigung spricht man wenn:

• Das Werk einmalig ist resp. jeder Auftrag eine andere Produktkonfiguration hat, die durch das Engineering zuerst genauer zu spezifizieren ist (Sonderkonstuktion)
• Das Werk kann selbst wieder um aus Komponenten bestehen, die selbst nach der Strategie der Lagerfertigung und/ oder Auftragsfertigung bereitgestellt werden. (Sondermaschinenbau, Anlagenbau, Bauwerke)

• Werkstattfertigung: Arbeiten an spezialisierten Arbeitsplätzen
• Gruppen-/ Inselfertigung: Integriert fertigen
• Flexibles Fertigungs-/Montagesystem(FFS, FMS)
• Fliessfertigung: wenn die Regelmässigkeit und die Menge es zulässt
• Segmentierung: Marktausrichtung
• Outsourcing: Kernkompetenzen erkennen und stärken

Die Werkstattfertigung ist dadurch charakterisiert, dass Maschinen und Arbeitsplätze mit gleichartigen Arbeitsverrichtungen zu einer Einheit zusammengefasst sind (z.B. Dreh-, Fräs-, Bohr-, Montage- oder Zuschnittwerkstatt). Jedes Teil, an dem eine Arbeit ausgeführt wird, durchläuft die entsprechende Werkstatt. Dabei kann ein Teil eine bestimmte Werkstatt auch mehrmals durchlaufen. Fertigt eine Produktion verschiedenste Teile, so hat jedes Teil seinen eigenen 'Fahrplan'(Arbeitsplan), welcher beschreibt wie der Auftrag von Werkstatt zu Werkstatt weitergereicht wird.

Merkmale: Eine Werkstattproduktion zeichnet sich oft durch viele, ev. lange Transportwege aus. Ein neu ankommender Auftrag hat das Fertigstellen bereits vorliegender Aufträge abzuwarten. Dieses Warten entspricht einer Zwischenlagerung von Material, d.h. während dieser Zeit wird keine wertschöpfende Arbeit an den Teilen verrichtet. Als Folge davon fallen Bestandeskosten und zusätzliche Verwaltungs- und Kapitalverzinsungsaufwände für das Material in der Werkstatt an.
Neben der optimalen Belegung der Maschinen sind das Festlegen der Auftragsreihenfolge sowie die terminliche Koordination zwischen den Werkstätten schwierig. Bei einer ungenügenden Abstimmung besteht die Gefahr, dass Maschinen unregelmässig ausgelastet sind, die Wartezeiten ansteigen und daraus Terminverzögerungen resultieren.

Die Werkstattfertigung eignet sich in erster Linie für Einzel- oder Kleinserienfertigung, welche flexibel auf unterschiedliche Kundenbedürfnisse reagieren muss.

Ein erster Schritt aus dieser arbeitsteiligen Organisationsform heraus ist der Einsatz von leistungsfähigeren Automaten, den CNC-Maschinen (computergesteuerte Maschinen, die mehrere Bearbeitungen nacheinander ausführen). Durch die Automatisierung der Bearbeitungsvorgänge lassen sich Rüstvorgänge von der effektiven Bearbeitung trennen (sog. paralleles Rüsten während der Bearbeitung eines anderen Auftrages) und somit die Belegung der Maschinen optimieren. Während der Bearbeitungszeit rüstet der Maschinenbediener das nachfolgende Werkstück.

• Die zu bearbeitenden Teile müssen auf die Art der Arbeitsplätze und Maschinen abgestimmt sein (-> Teilefamilien)
• Das Teilespektrum muss auf das Produktionsprogramm abgestimmt sein.
• Eine gleichmässige Auslastung der Maschinengruppe muss gegeben sein.
• Der Umfang (Grösse, Dimensionen) des Teilespektrums muss an die Maschinenkapazitäten angepasst sein.
• Die Mitarbeiter sind für die autonome Arbeitsweise auszubilden.

Ist man in der Lage, diese Voraussetzungen zu schaffen, so lässt sich eine Insel autonom betreiben. Die von der Produktionsplanung terminierten Aufträge werden durch die Insel übernommen und selbständig erledigt.

Produktionszellen bestehen aus wenigen Maschinen, die durch einen Industrieroboter oder ein sonstiges Handhabungsgerät versorgt werden. Wie bei der Produktionsinsel gelten auch hier die genannten Voraussetzungen. Im Unterschied zur Insel wird eine Zelle oft nur für ein sehr beschränktes Teilespektrum aufgebaut und eignet sich daher mehr für die Herstellung von Grossserien.

• Engere Spezialisierung auf ähnlichen (gleiche) Teile / Produkte (herstellungstechnische Ähnlichkeiten) ->
• Herstellprozess muss sich automatisieren lassen (Roboter, Handling-system, Fördersystem, usw.)
• i.d.R. Tätigkeiten mit geringer Wertschöpfung, die aber dennoch nicht vernachlässigbar ist.
• Auslastungsziel sollte sein, das System rund um die Uhr im Einsatz zu haben (-> Kosten)

• FlexibleFertigung / Montage mit Losgrösse 1 (Wiederholfertigung!) -> bedarfsorientiert
• Materialpuffer für mannlose Schicht
• Reduktion der Transport-und Wartezeiten
• Die Komplexität der Gesamtanlage darf nicht unterschätzt werden!
• Ein wirtschaftlich Einsatz ist nur mit einer guten Planung möglich

Bei der Fliessproduktion werden die Produktionseinrichtungen bzw. Maschinen in der Fertigungsreihenfolge aufgestellt und sind auf ein bestimmtes Produkt oder Produktsortiment abgestimmt. Jedes Produkt durchläuft die fest vorgegebene Maschinenreihenfolge. Dabei ist es möglich, dass gewisse Produkte einzelne Stationen der Produktion auslassen oder an einem speziellen Nebenarbeitsplatz bearbeitet werden.
Nur bei einer Massen- oder Grossserienproduktion ist eine Anordnung nach dem Fliessprinzip zweckmässig und wirtschaftlich (z.B. Automobilmontage).

• Fertigung / Montage in grossenFertigungslosen für eine Produktfamilie(ähnlich)
• Montageschritte im Takt! (Abstimmung von Arbeitsinhalt und Leistung!)
•Materialpuffer erfordert koordinierte, geplante Materialbereitstellung
• Reduktion der Transport-und Wartezeiten
• Die Komplexität der Gesamtanlage darf nicht unterschätzt werden!
• Ein wirtschaftlich Einsatz ist nur mit einer guten Planung möglich

Beim Einsatz von konventionellen Maschinen steuert der Mensch den Herstellvorgang an der Maschine. Die Automatisierung bringt es mit sich, dass der Mitarbeiter von den direkt einwirkenden Tätigkeiten entlastet wird. Er übernimmt dadurch vermehrt die steuernden und überwachenden Aufgaben. Mit jedem erweiterten Automatisierungsgrad wächst gleichzeitig auch die Abhängigkeit von anderen vor- oder nachgelagerten Systemen wie z.B. dem Werkzeugverwaltungssystem oder der CNC-Programmierung. Das Eingliedern einer CNC-Maschine in ein Transport- und Werkstückwechselsystem setzt voraus, dass die Bereitstellung von Teilen, Werkzeugen und Auftragsdaten gemäss den Operationsplänen gewährleistet ist. Fehlt eine dieser Komponenten, können Engpässe und Ablaufstörungen entstehen, die möglicherweise ein gesamtes System zum Erliegen bringen.

Viele Absatzmärkte sind durch einen hohen Sättigungsgrad gekennzeichnet. Für ein Unternehmen kann folglich der Mengenzuwachs nicht das vorrangige Ziel sein. Der Kunde sucht vermehrt ein qualitativ hochstehendes Produkt, welches seine Wünsche möglichst gut abdeckt. Diese Entwicklung führt in vielen Fällen zu einer Erhöhung der Variantenzahl der Produkte und damit zum Anstieg der Logistik- und Kapitalkosten zur Bewältigung der verschiedenen Materialflüsse und -bestände.
Für Unternehmen, die auf aktuelle, schnelllebige Märkte zu reagieren haben, sind andere Fertigungsstrategien und Organisationsformen zu wählen als für Betriebe, die kontinuierlich in grossen Mengen ihre Produkte absetzen können. Die starke Zergliederung der bestehenden Produktionsprozesse sind komplexe, schwer überschaubare Systeme. Gesamtzusammenhänge sind für den einzelnen Mitarbeiter nicht mehr erkennbar.

Ausgehend aus diesen Erfahrungen und dem Zwang des Marktes flexibel und individuell auf Kundenwünsche eingehen zu können, entstand die Idee, die bestehenden Fertigungsorganisationen spezifisch auf einzelne Produkte oder Produktlinien auszurichten, in sog. Fertigungssegmente. Mit der Einschränkung der Teile- und Produktvielfalt innerhalb eines Segmentes lassen sich die Arbeitssysteme und Betriebsmittel besser auf die Fertigungsaufgabe ausrichten.

Ziel einer Fertigungssegmentierung ist es, durch die Reduktion der Teilevielfalt und die damit verbundene Komplexität, die Vorteile einer Fliessfertigung mit der hohen Flexibilität einer Werkstattfertigung zu verbinden. Ihre Realisierung verlangt aber nach einer veränderten Beurteilung der einzusetzenden Betriebsmittel. War man bis heute der Ansicht, dass eine kostengünstige Fertigung nur mit grossen, leistungsfähigen und automatisierten Maschinen realisierbar ist, so führt die Idee der Fertigungssegmentierung dort hin, dass die Gesamtleistung auf mehrere, kleinere Maschinen verteilt wird. Mehrere, gleich oder ähnlich ausgelegte Maschinen ermöglichen damit ein flexibles Reagieren auf veränderte Marktbedürfnisse. Sinkt der Kapazitätsbedarf in einem Segment, so lässt sich die Kapazität "maschinenweise" abbauen und in einen anderen Bereich verlagern.
Einzelne Grossanlagen haben den Nachteil, dass sie sich nur schwer auf die Kapazitätsbedarfe mehrerer Segmente abstimmen lassen. Die Schwierigkeit, unterschiedliche Anforderungen mehrerer Segmente mit den Eigenschaften einer Grossanlage (grosser Kapazitätsquerschnitt) zu synchronisieren, führt in vielen Fällen zu vor- und nachgelagerten Pufferlagern. Diese übernehmen die Aufgabe, momentan überzähliges Material solange zu "puffern", bis es vom nachgelagerten Segment oder Arbeitsplatz benötigt wird.

Vertikale Segmentierung
Diese entspricht den primären Zielsetzungen der Segmentierung, d.h. sie ist produkt- und marktorientiert.

Horizontale Segmentierung
Die horizontale Segmentierung ist dann sinnvoll, wenn für eine wirtschaftliche Fertigung leistungsfähiger Produktionsanlagen vorhanden sein müssen. Bei entsprechender Eingliederung kann ein horizontales Segment mehrere vertikale Segmente bedienen. Nachteil einer solchen Einordnung ist der erhöhte Koordinationsaufwand, der für einen reibungslosen Ablauf zwischen den Segmenten notwendig ist.

• ausreichende Stückzahl / Produktionsvolumen (Auslastung)
• Vorhersagegenauigkeit der Bedarfe (siehe ABC / XYZ-Analyse)
• Produkttypen /-familien (produktionstechnische Eignung)
• Absatzstruktur und Absatzverhalten müssen bekannt sein
• Produktmix (produktionstechnisch ähnliche Produkte )
• Losgrössen (abgestimmt auf die Rüstzeiten, Vorhersagegenauigkeit, gleichmässige Auslastung)
• Wettbewerbsfaktoren (Lieferzeit, Flexibilität)

• flussorientierter Fertigungsablauf (Einbindung ins Gesamtsystem)
• Produktionsanlagen (z.B. Blechbearbeitungszentrum, Bestückungsanlage)
• Materialfluss
• Personal (Spezialisierung)

Mittels Optimierung der Rüstzeiten, auf das Segment abgestimmter Werkzeuge und Transporteinrichtungen sowie automatisierten Arbeitsplätzen, bei welchen ein Mitarbeiter mehrere Maschinen bedienen kann (Entkopplung Mensch-Maschine), lassen sich die Mehrkosten der überzähligen Kapazitäten (Reservemaschine) kompensieren.

Ähnlich wie bei der Produktionsinsel kann die starke Produktorientierung zu der Überlegung führen, ob auch vorgelagerte, indirekte Arbeiten wie z.B. Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Einkauf und Auftragsabwicklung in ein Segment eingegliedert werden sollen. Damit liessen sich die Kommunikationswege einfach und effizient gestalten.

Komplexität = Kompliziertheit + Montagereihenfolge und zeitliche Abhängigkeit

Peitscheneffekt oder Bullwhip-Effect

Der Bullwhip-Effekt (engl. bullwhip effect) steht für Abstimmungsprobleme mehrstufiger Lieferketten. Er wirkt dem kontinuierlichen ruhigen Materialfluss entgegen. Er wird durch Schwankungen in der Produktionsplanung und Logistikplanung verursacht und durch die Zunahme von Produktionsstufen verstärkt. Er sollte im Rahmen des Supply Chain Managements betrachtet werden , um Herausforderungen, Probleme und strukturelle Schwächen von Lieferketten (Supply Chains) in den Griff zu bekommen. Auch durch den Einsatz moderner IT-basierter Supply-Chain-Management-Systeme allein kann das Problem meist nicht erfolgreich gemeistert werden.

Folgen des Bullwhip-Effektes

Über die Supply Chain nimmt der Bullwhipp-Effekt nach unten zum Lieferanten hin zu und führt dort zu einem immer stärker werdenden stop-and-go Effekt. Das heißt die Gefahr der Unterversorgung von Teilen nimmt zu. Es kommt zu Produktionsunterbrechungen und Lieferengpässen. Durch den Ausbau von Bestandspuffer, Produktionskapazitäten entstehen sehr hohe Kosten

Lieferbereitschaftsgrad
Planbarkeit der Verbrauche
Wiederbeschaffungs-oder Durchlaufzeit

Fliessen lassen

• Work-Flow-Design (Fertigungsprozess flussorientiert, auf dem Markt ausgerichtet, gestalten)
• Trichtermodell (Das Fliessverhaltenverstehen, analysieren und verbessern)
 

minimieren

• Rüstzeitoptimierung (Erkenne was zum Rüsten gehört und tue alles dazu, diese zu minimieren)
• SMED (Single Minute Exchange of Die: Umrüsten innert wenigen Minuten)

Verschwendung vermeiden

• 5S (Aussortieren, Ordnung, Sauberkeit, Standardisierung, Wiederholbarkeit)
• KVP (kontinuierlicher Verbesserung: sehen, erkennen, umsetzen)
• KAIZEN (Erkenne den Fehler, find den Weg ohne Wenn und Aber, diesen zu verhindern)

Material Versorgung

• KANBAN (selbststeuernder Materialfluss/Nachschub)
• Just-In-Time (auf den Bedarfstermin ausgerichtete Bereitstellung/ Lieferung der Ware)

Übergangszeit ÜZ /

• Liegezeit
• Transportzeit

Die Übergangszeit ist die mittlere Wartezeit bis ein am Arbeitsplatz eintreffender Auftrag mit der Bearbeitung starten kann.

Bearbeitungszeit BZ

Die Bearbeitungszeit ist die Zeit zur Durchführung der Bearbeitung. Sie ist von verfügbaren Kapazität abhängig.

Durchlaufzeit (DLZ)

Die mittlere Durchlaufzeit ist die Summe der Übergangs-und Bearbeitungszeit.

Arbeitsinhalt = (Auftragsmenge X Stückzeit) + Rüstzeit

Auftragsmenge = Anzahl Stück, Anzahl Positionen eines Kommissionierauftrags, usw.

Stückzeit = Zeit, die für das Fertigen (Erledigen) einer Mengeneinheit benötigt wird.

Rüstzeit = Vorbereitsungszeitbevor die eigentliche Auftragsmenge bearbeitet wird

Unausgeglichene Arbeitsinhalte führen zu langen, unregelmässigen Durchlaufzeiten! Hohe, schwankende ‚Ware in Arbeit‘ (WIP); d.h. Bestände am Arbeitsplatz, -system.

Durch ausgeglichene Arbeitsinhalte lassen sich die Durchlaufzeiten reduzieren! Daraus ergeben sich tiefe und gleichmässige Werte für die ‚Ware in Arbeit‘ (WIP); d.h. wenig Bestände am Arbeitsplatz resp. System.

Idee der Prozessoptimierung

• Mengen ev. erhöhen (angleichen)

• Menge (Losgrösse) reduzieren
• Auftragsmengen aufteilen auf mehrere Teilaufträge
• Auftrag herausnehmen, auf geeigneten Arbeitsplatz verschieben.
 

Rüstzeiten und Rüstvorgänge sind konsequent und nachhaltig zu hinterfragen.
Vereinfachung des Rüstvorgangs durch:

• ev. Hinterfragen der Konstruktion (Toleranzen!)
• zusätzliche Vorrichtungen
• Hilfsmittel am Arbeitsplatz bereithalten
• parallel zur Produktionszeit rüsten (vorbereiten)
:-( Zusammenfassen mehrerer Aufträge zum Zweck der Rüstzeitreduktion ist zu vermeiden
( -> läuft der Grundidee entgegen!)

Engpass (Engpässe) im Unternehmen identifizieren

Der Engpass bestimmt die Gesamtproduktivität des Unternehmens!

Feststellen und Analyse des ‚Kritischen Pfades‘ für jedes Produkt. (Logus Plan Spiel anschauen)

• Gesamtdurchlaufzeit
• Lieferzeit
• interne Durchlaufzeit
• Risikozeitraum

Jede Optimierung, die sich nicht auf die Verkürzung des kritischen Pfades auswirkt bringt nicht den erwarteten Effekt!

Reduktion der
• Anzahl Arbeitsschritte
• Rüstzeiten durch Fertigung ähnlicher Teile
• Übergangszeiten und somit Durchlaufzeiten
• Komplexität

Reduktion der:

• Anzahl Durchlauftrichter
• Der Durchlaufzeit
• Ware in Arbeit
• indirekt produktiven Arbeiten im Fluss der wertschöpfenden Arbeiten

Reduktion der Durchlaufzeit durch

• Überprüfung der Toleranzen und Produktanforderungen und somit Eliminierung von aufwändigen Arbeitsgängen (Zusatzarbeiten)

Die Informationen aus Artikelstamm, Stückliste und Arbeitsplan beeinflussen nachhaltig die Durchlaufzeit und Termintreue, den Bestand und damit auch die Kosten.

Der Arbeitsplan legt den Fertigungsvorgang fest und damit wird die Durchlaufzeit mit bestimmt!
Jeder zusätzliche Arbeitsgang verlängert die Durchlaufzeit (Wiederbeschaffungszeit)
Die Bearbeitungszeit ist nur ein Teil der Durchlaufzeit (ca. 20-40%)