Wandlungsfähigkeit im Wertstromdesign als Einflussfaktor ...... · RZ = 4 Min. Biegen 11 BZ = 2...
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LeibnizUniversität Hannover
Institut für Fabrikanlagen und Logistik Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis
Wandlungsfähigkeit im Wertstromdesign als Einflussfaktor bei der Fabrikplanung
Dipl.-Ing. Tobias MersmannEsslingen am Neckar, 28. März 2012
LeibnizUniversität Hannover
Institut für Fabrikanlagen und Logistik Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis
Institut für Fabrikanlagen und LogistikVorstellung
© Institut für Fabrikanlagen und Logistik Bild 3M. Müller-Seegers
• Ca. 230 Wissenschaftliche Mitarbeiter• Ca. 110 Technische Mitarbeiter/Verwaltungsangestellte• Ca. 400 Studentische Hilfskräfte• Ca. 1000 Studierende der Produktionstechnik• Nutzfläche: 22.000 m²• 18 Firmen mit ca. 70 Mitarbeitern
Leitsätze PZH Konzentration der Produktionstechnik und Abbildung der
Prozesskette durch die Zusammenführung von 6 Instituten Förderung der Kommunikation durch anspruchsvolle
Architektur Integration von Wissenschaft und Industrie
Das IFA als integraler Bestandteil des PZH
1 1
1
2
22
2
3
1 Versuchshallen und Labore 2 Bürobereich 3 Hörsaal und Bibliothek
[PZH GmbH]
© Institut für Fabrikanlagen und Logistik Bild 4M. Müller-Seegers
• Ca. 230 Wissenschaftliche Mitarbeiter• Ca. 110 Technische Mitarbeiter/Verwaltungsangestellte• Ca. 400 Studentische Hilfskräfte• Ca. 1000 Studierende der Produktionstechnik• Nutzfläche: 22.000 m²• 18 Firmen mit ca. 70 Mitarbeitern
Das IFA als integraler Bestandteil des PZH [PZH GmbH]
© Institut für Fabrikanlagen und Logistik Bild 5P. Nyhuis
Modell der ganzheitlichen Produktionssystemgestaltung am IFA
Fabrikplanung (FAP)
Layout
Aufgaben
Anlagen
Werks-struktur
Prozessfähigkeit
Produktionsmanagement (PM) Produktionsgestaltung (PG)
Arbeitswissenschaft (AWI)
Arbeitsorganisation Arbeitswirtschaft Arbeitsgestaltung
Mensch
Wandlungsfähigkeit
Strategische Querschnittsthemen
Globale Produktion
Prozesssicherheit Wertschöpfung
Fertigung
LagerMontage
Supply Chain
Logistische Produktionstheorie
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Die Wertstromanalyse Ein Überblick
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Was ist eine Wertstromanalyse?
T. Mersmann
Visualisierung des Material und Informationsflusses
Aufnahme von Prozessdaten
Erhöhung der Transparenz
Einfache Erfassung der Ist-Situation vor Ort
Unverfälschte Informationen direkt vom Shop-Floor
Kompakte Visualisierung komplexer Produktionssysteme
Blick auf wesentliche Kennzahlen und Daten der Elemente
Schnelles Aufzeigen von Verbesserungspotentialen
Abbildung nur einer Produktfamilie bzw. eines Produkts
Schwankender Bedarf über den Betrachtungszeitraum wird
geglättet
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Kunde
Kundensymbol
Produktfamilie
Anzahl Varianten
Kunde
Datenkasten für Kennzahlen
Stückzahl
Arbeitstage
Arbeitszeit
Kundentakt
…
Kunde
Ein Kunde kann ein Endabnehmer eines Fertigprodukts oder ein nachfolgender, externer Produktionsprozess
sein.
Kennzahlen zur Charakterisierung
Anzahl der Varianten Benötigte Stückzahl je Zeitperiode Kundentakt ..
Der Kunde bestimmt mittels des Kundentakts die Produktionsgeschwindigkeit des Produktionssystems.
T. Mersmann
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Kundentakt
Kundentakt
Der Kundentakt gibt an, wie groß das Zeitintervall ist um ein Produkt herzustellen, so
dass der Kundenbedarf in der kompletten, betrachteten Zeitperiode erfüllt werden kann.
Der Kundentakt gibt in der Realität nur eine Idealgröße für die Produktion an. In einer
realen Produktion gibt es immer eine Vielzahl von Störgrößen, wie in etwa:
Die schwankende Nachfrage beim Kunden
Technische und organisatorische Störungen und Restriktionen
Reduzierung von Beständen und Vermeidung eines Lieferabrisses
durch eine angepasste Produktionsmenge
T. Mersmann
ü ä
ü
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Produktionsprozesse
Prozess-bezeichnung
# MA # MA
Produktionsprozess
Prozess-bezeichnung
Lieferanten-NameDurchlaufzeit
Externer Produktionsprozess
Datenkasten für KennzahlenBearbeitungszeit
RüstzeitZykluszeit
Verfügbarkeit…
Produktionsprozess
Technische Prozesse, bei denen Materialien und Teile wertschöpfend verändert werden (inkl. logistischer
Prozesse).
Als Sonderfall ist ein Prozess zu sehen, bei dem die Materialien die Fabrik verlassen.
Kennzahlen zur Charakterisierung
Anzahl der Mitarbeiter und Anzahl der Ressourcen Bearbeitungszeiten Rüstzeiten Zykluszeiten Verfügbarkeit Anzahl der Varianten EPEI-Wert …
T. Mersmann
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EPEI-Wert – Every Part Every Intervall
Maschinen-belegungs-
zeit
Rüstzeit
Störung/ Wartung
EP
EI-W
ert
Tech
nisc
he
Verfü
gbar
keit Bearbeitungszeit der
vier Varianten A-D
Unterbrochen jeweils von der Rüstzeit
Der EPEI ist ein Maß für die Flexibilität eines Produktionssystems
A B
D C
RZ
RZ
RZRZ
T. Mersmann
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Geschäftsprozesse
Geschäftsprozessbezeichnung
Einstufung des Geschäftsfalls Weitere Aufgaben….
Geschäftsprozess
# Mitarbeiter
Geschäftsprozess
Generierung, Bearbeitung und Speicherung von Informationen, die zur Erfüllung der Kundenaufträge
sowie zur Planung und Steuerung der Produktion benötigt werden.
Die Aufgabenliste beschreibt die wichtigsten zu erledigenden Aufgaben.
In der Regel wird ein Datenverarbeitungssystem zur Unterstützung verwendet.
Der zeitliche Aufwand der Prozesse ist zunächst irrelevant. Wichtig ist der logische Ablauf.
T. Mersmann
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InformationsflussInformationsflusspfeil
Datensatz
Dokument
Liste
Go-See-Steuerung
EDV-Schnittstelle
Informelle Abstimmung
Informationsfluss
Verbindung zwischen Geschäftsprozessen durch das
Weiterreichen von Daten und Dokumenten.
Verbindung von Geschäfts- und Produktionsprozessen
zur Steuerung der Produktion.
Kategorien von Informationen
Daten (z.B. CNC-Programme)
Dokumente (z.B. Etiketten für den Versand)
Listen (z.B. Produktionspläne, Ladelisten)
Informelle Abstimmung (z.B. Rückfragen zu
Dokumenten)
T. Mersmann
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Materialfluss und Transport
Innerbetrieblicher Transport
Außerbetrieblicher Transport
Lager
LKW und sonstige Fördermittel
Spedition…
Fahr-plan
FördertechnikMax. Teilemenge
Materialfluss
Logistische Verkettung zwischen Produktionsprozessen
Besteht aus:
Transportieren: Fortbewegen von Material
Lagern: Zeitweilige Liegen von Materialien
Kennzahlen zur Charakterisierung
Anzahl der Lagerplätze
Bestandmenge
Reichweite im Lager
…
T. Mersmann
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Lieferant
Lieferant mit Ort
MaterialbezeichnungTypen
Lieferantensymbol
Datenkasten für Kennzahlen
LiefermengeLieferanteil
Wiederbeschaffungszeit
Verfügbarkeit…
Lieferant
Quelle von Hauptkomponenten und Rohmaterialien
Kennzahlen zur Charakterisierung
Liefermenge pro Zeitraum
Prozentualer Lieferanteil
Wiederbeschaffungszeit
…
T. Mersmann
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Das Wertstromdesign Ein Überblick
© Institut für Fabrikanlagen und Logistik Bild 17
Was ist das Wertstromdesign?
Neugestaltung der Produktion hin zu einem effizienten und
kundenorientierten Wertstrom (Ausgangspunkt bildet u. a. ein
bestehender Ist-Wertstrom).
Vermeidung von Verschwendung
T. Mersmann
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7 Arten der Verschwendung
Transport von Teilen über weite Strecken
Beobachten desMaschinenlaufes
Überproduktion und Mehrfachhandhabung
Lager
Kurzfristiges Lagern
Warten auf Material
Teilemangel
Anhäufung vonBeständen
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Was ist das Wertstromdesign?
T. Mersmann
Neugestaltung der Produktion hin zu einem effizienten und
kundenorientierten Wertstrom (Ausgangspunkt bildet u. a. ein
bestehender Ist-Wertstrom).
Vermeidung von Verschwendung
Vorgehensweise beim Wertstromdesign
1. Gliederung der Produktion: Produktionsstrukturierung
2. Gestaltung der Produktionsprozesse: Kapazitätsdimensionierung
3. Gestaltung des Materialflusses: Produktionssteuerung
4. Gestaltung des Informationsflusses: Produktionsplanung
5. Planung der Umsetzung: Verbesserungsmaßnahmen
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1. Gliederung der Produktion
Ressourcenorientierte Segmentierung Produktfamilienorientierte Segmentierung
Horizontale Segmentierung der Produktion nach Funktionen der Betriebsmittel
Zusammenfassung der Prozesse für eine Produktfamilie in Segmente
Nachfrageorientierte Segmentierung Marktorientierte Segmentierung
Segmentierung der Produktion anhand Stückzahlanteile bzw. Artikelanzahlanteile
Segmentierung der Produktion nach bestimmten Kundengruppen bzw. Märkten
War
enei
ngan
g
Drehen
Schleifen
Fräsen
Lackieren
Montage
Verp
acku
ng u
nd
Vers
and
War
enei
ngan
g
Renner-ProduktVe
rpac
kung
und
Ve
rsan
d
Exoten-Produkt War
enei
ngan
g
Produktion für Kunde A
Verp
acku
ng u
nd
Vers
and
Produktion für Kunde B
T. Mersmann
War
enei
ngan
g
Dre
hen
Schleifen
Fräs
en
Lackieren
Verp
acku
ng u
nd
Vers
and
Montage
Montage
Fräsen
Schleifen Lackieren
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2. Gestaltung des ProduktionsprozessesGestaltungsregel
Zusammenfassung der Produktion in einer kontinuierlichen Fließfertigung
Stanzen
2 1
BZ = 3 Min.
LG = 16 Stk.
RZ = 4 Min.
V = 100 %
Biegen
1 1
BZ = 2 Min.
LG = 16 Stk.
RZ = 3 Min.
V = 100 %
BZ = 48 Min. BZ = 32 Min.
ZDL = 120 Min.
Gesamt ZDL = 200 Min.
Stanzen
2 1
Biegen
1 1
BZ = 3 Min.
RZ = 10 Sek.
V = 100 %
BZ = 2 Min.
RZ = 8 Sek.
V = 100 %
BZ = 5 Min.
ZDL pro Stück = 5 Min.ZDL pro Los = 80 Min.
Diskontinuierliche Fertigung Kontinuierliche Fertigung
T. Mersmann
BZ = Bearbeitungszeit LG = Losgröße RZ = Rüstzeit ZDL = Durchlaufzeit V = Verfügbarkeit
GestaltungsregelSollte die Integration von Prozessen in eine kontinuierliche Fließfertigung nicht möglich sein, so sollten
benachbarte Prozesse in der Reihenfertigung mittels FIFO-Prinzip verbunden werden.
FIFO = First In First Out
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3. Gestaltung des MaterialflussesGestaltungsregel
Einführung einer Produktions-Kanban-Regelung zur Steuerung des Produktionsmenge
T. Mersmann
Stanzen
2 1
BZ = 3 Min.
RZ = 4 Min.
Biegen
1 1
BZ = 2 Min.
RZ = 3 Min.
Produktions-Kanban Entnahme-Kanban
Supermarkt-Lager
Anzahl Varianten
Anzahl Behälter
Reichweite
1. Nachproduktion in der Reihenfolge der Karten
2. Produktion nur bei dem Eintreffen einer Karte
3. Jede Karte bezieht sich auf einen Behälter
4. Feste Plätze für Behälter
5. Die Logistik übernimmt den Transport
6. Regelmäßige Überprüfung der Karten-Menge
Regeln
LG Verknüpfung von Produktionsprozessen mit
deutlich abweichenden Rüstzeiten und unter-schiedlichen Losgrößen
Erhöhung der Flexibilität
Externe Beschaffung von Material
Aufwandsreduzierung
Geeignet für teure, produktspezifische Teile, Baugruppen und Rohmaterialien in größeren Mengen
Signal-Kanban Lieferanten-Kanban
BZ = Bearbeitungszeit LG = Losgröße RZ = Rüstzeit
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4. Gestaltung des InformationsflussesGestaltungsregel
Die Steuerung des Wertstroms erfolgt mit einem eindeutig festgelegten Schrittmacherprozess nach Kundentakt
Fertigung
2 1
Schrittmacher-prozess
1 1
Produktions-Kanban Entnahme-Kanban
Fertigung
2 1FIFO
Produktions-steuerung
Produktionsauftrag
Kundenauftragsanonyme Fertigung(i. A. Verbindung mittels Kanban)
Kundenauftragsbezogene Fertigung(i. A. Verbindung mittels FIFO)
KEP
KEP = Kundenauftragsentkopplungspunkt
T. Mersmann
Stk. = Stückzahl FIFO = First In First Out
Stk.
Stk.
1. Fall
2. Fall
Gefahr der Überproduktion
GestaltungsregelAuftragsfreigabe muss sich am Engpass orientieren
Abriss des Materialflusses wahrscheinlich
GestaltungsregelKünstliche Reduzierung der SchrittmacherkapazitätSc
hritt
mac
her ≠
Eng
pass
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5. Typische Verbesserungsmaßnahmen
T. Mersmann
Durchlaufzeitreduktion durch Festlegung eines Schrittmacherprozesses
Einhaltung des Kundentakts durch Vermeidung von Verschwendung
Instandhaltung und Steigerung der Prozesssicherheit zur Erhöhung der Verfügbarkeit
eines Prozesses
Rüstzeitoptimierung
Einführung einer Mehrmaschinenbedienung
Vermeidung von Verschwendung im allgemeinen Arbeitsablauf
Miteinbeziehung von Lieferanten in die Wertstrommethode
Typischerweise gibt es eine Reihe an Maßnahmen zur Optimierung eines Wertstroms
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Der Fabrikplanungsprozess Nach VDI 5200
VDI Fachausschuss Fabrikplanung
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Planungsprozess nach VDI 5200 VDI 5200
T. Mersmann
Projektmanagement
Ziel-fest-
legung
Grund-lagen-
ermittlung
Detail-planung
Reali-sierungs-
vor-bereitung
Reali-sierungs-
über-wachung
Konzept-planung
Hochlauf-betreuung
Phase 1 Phase 3 Phase 5 Phase 6 Phase 7Phase 4Phase 2
Informations-beschaffung Informations-
auswertung
An- und Hochlauf-betreuungBewertung
der Fabrik
FeinplanungErstellung von
GenehmigungsanträgenErstellung der
Leistungsbeschreibung
AngebotseinholungVergabeÜberwachung der
AusführungsplanungUmsetzungsplanung
Koordination, ÜberwachungAbschluss-
dokumentation
Analyse der UnternehmenszieleFestlegung von
Fabrik- und ProjektzielenErmittlung
BewertungskriterienAbleitung von
Arbeitspaketen
StrukturplanungDimensionierung IdealplanungRealplanung
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Die VDI 5200 im IFA VDI 5200
T. Mersmann
Projektmanagement
Ziel-fest-
legung
Grund-lagen-
ermittlung
Detail-planung
Reali-sierungs-
vor-bereitung
Reali-sierungs-
über-wachung
Konzept-planung
Hochlauf-betreuung
Phase 1 Phase 3 Phase 5 Phase 6 Phase 7Phase 4Phase 2
Informations-beschaffung Informations-
auswertung
An- und Hochlauf-betreuungBewertung
der Fabrik
FeinplanungErstellung von
GenehmigungsanträgenErstellung der
Leistungsbeschreibung
AngebotseinholungVergabeÜberwachung der
AusführungsplanungUmsetzungsplanung
Koordination, ÜberwachungAbschluss-
dokumentation
Analyse der UnternehmenszieleFestlegung von
Fabrik- und ProjektzielenErmittlung
BewertungskriterienAbleitung von
Arbeitspaketen
StrukturplanungDimensionierung IdealplanungRealplanung
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Einordnung der Wertstrommethode in den Fabrikplanungsprozess VDI 5200
T. Mersmann
Projektmanagement
Ziel-fest-
legung
Grund-lagen-
ermittlung
Detail-planung
Reali-sierungs-
vor-bereitung
Reali-sierungs-
über-wachung
Konzept-planung
Hochlauf-betreuung
Phase 1 Phase 3 Phase 5 Phase 6 Phase 7Phase 4Phase 2
Informations-beschaffung Informations-
auswertung
An- und Hochlauf-betreuungBewertung
der Fabrik
FeinplanungErstellung von
GenehmigungsanträgenErstellung der
Leistungsbeschreibung
AngebotseinholungVergabeÜberwachung der
AusführungsplanungUmsetzungsplanung
Koordination, ÜberwachungAbschluss-
dokumentation
Analyse der UnternehmenszieleFestlegung von
Fabrik- und ProjektzielenErmittlung
BewertungskriterienAbleitung von
Arbeitspaketen
StrukturplanungDimensionierung IdealplanungRealplanung
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WandlungsfähigkeitNach WaProTek – Wandlungsförderliche Prozessarchitekturen
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Definition der Wandlungsfähigkeit WaProTek
T. Mersmann
Produktionssystem E 3
Organisation Personal
LogistikTechnologieE 2
Organisation Personal
LogistikTechnologie
Aktivierungsaufwand
WandlungskorridorIst-Flexibilitätskorridor
Erkennen des WandlungsbedarfsEntscheidung über WandlungsmaßnahmenBeginn der geplanten Wirkung einer Maßnahme
E1.2
tN1 ZeittB tE
Fist
Wist
tN2
Fpot1
Fpot2
Stückzahl,Prozessqualität, Lieferzeit, Produkte, Kostenstruktur
Systemebene
Potenzieller Flexibilitätskorridor
WF = f(W,A)A1 A2
Kosten
Zeitt1 t2
k1
k2
E 1.3
Organisation Personal
LogistikTechnologie
E 1.1
Organisation Personal
LogistikTechnologie
E 1.2
Organisation Personal
LogistikTechnologie
Fist
A
Wist
EtBtEtN
Fpot
Systemeigenschaft unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen der Systemelemente
Potenzial, im Bedarfsfall technische, logistische, organisatorische und personelle Veränderungen durchzuführen
Außerhalb vorgehaltener Flexibilitätskorridore eines Produktionssystems
In kurzer Zeit, mit geringen Investitionen
Anpassung in den Dimensionen des Wandels: Stückzahl-, Qualitäts-, Zeit-, Produkt- und Kostenstrukturveränderungen
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Wandlungstreiber repräsentieren interne und externe Einflüsse auf das Produktionssystem WaProTek
T. Mersmann
Mitarbeiter
Fachkräftemangel Demografische
Entwicklung …
Kunde/Markt
Produktvarianten Nachfrage …
Wettbewerber
Neue Konkurrenten
Sinkendes Preisniveau am Markt
…
Test- und Prüfrichtlinien
Dokumentations-aufwand
…
Gesetzgeber(reg., nat., int.)
Unternehmens-strategie
Strategiewechsel Sparteneinteilung …
Lieferanten
Teilequalität Lieferengpässe …
Sonstiges
Umwelt Wechselkurs-
einflüsse …
Technologie
Technologie-trends
Informations-verarbeitung
…
© tommyS / Pixelio© Reichardt Archtekten© Reichardt Archtekten
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Einordnung der Wandlungsfähigkeit in das Wertstromdesign
T. Mersmann
Die Dimensionen des Wandels werden an der Wertstrommethode gespiegelt, um auf Veränderungen reagieren zu können.
Stückzahl
Anpassung des Kundentakts
Varianten
Auswahl der Produktfamilie für die Wert-strommethode
Kosten
Ergeben sich aus Vermeidung von Verschwendung
Lieferzeit
Durchlaufzeit nach dem KEP
Prozessqualität
Über Kenn-zahlen, z.B. Verfügbarkeit, Instandhaltung
KEP = Kundenauftragsentkopplungspunkt
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Buchtipp zum Thema Wertstromanalyse und -design Erlach, Klaus 2007 Wertstromdesign. Der Weg zur schlanken Fabrik. Springer Verlag
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Weitere Fragen und Kontakt
Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung
Dipl.-Ing. Tobias Mersmann Tel.: 0511 / 762-18198Fabrikplanung [email protected]
Ihr Ansprechpartner:
Institut für Fabrikanlagen und Logistik
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis Tel.: 0511 / 762-2440An der Universität 2 Fax.: 0511 / 762-381430823 Garbsen www.ifa.uni-hannover.de