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Ablaufstrukturen

01. Welche Stellen sind am Fertigungsprozess beteiligt?

Der Prozess der Leistungserstellung ist ein Kernprozess. Je nach Größe und Art der Aufbaustruktur sind daran folgende Stellen beteiligt – Prozesskette innerhalb der Produktion:

  • Forschung/Entwicklung und Konstruktion

  • Arbeitsvorbereitung

  • Materialwirtschaft und Werkzeuglager

  • Fertigung, Montage und Qualitätswesen

  • Montage

  • Lager und Versand.

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02. Welche Montagestrukturen gibt es?


>> 3.1.4
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03. Welche Fertigungsverfahren werden unterschieden?
→ A 2.2.5

Fertigungsverfahren unterscheidet man nach folgenden Merkmalen:

  1. Hinsichtlich der Fertigungstechnik:

    Handarbeit, Mechanisierung, Automation

  2. Hinsichtlich der Fertigungstypen:

    Einzelfertigung, Mehrfachfertigung (Serien-, Sorten-, Massenfertigung)

  3. Hinsichtlich der Fertigungsorganisation (auch: ablaufbedingte Fertigungsstrukturen; Fertigungsprinzipien):

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04. Welche charakteristischen Merkmale haben die einzelnen Formen der Fertigungsorganisation (Detaildarstellung)?

Entsprechend dem Rahmenplan werden hier unter dem Aspekt „Ablaufstrukturen in der Fertigung“ die unterschiedlichen Formen der Fertigungsorganisation näher behandelt:

  1. Bei der Werkstattfertigung (auch: Werkstättenfertigung)

    wird der Weg der Werkstücke vom Standort der Arbeitsplätze und der Maschinen bestimmt. Als Werkstattfertigung werden daher die Verfahren bezeichnet, bei denen die zur Herstellung oder zur Be- bzw. Verarbeitung erforderlichen Maschinen an einem Ort, der Werkstatt, zusammengefasst sind. Die Werkstücke werden von Maschine zu Maschine transportiert. Dabei kann die gesamte Fertigung in einer einzigen Werkstatt erfolgen oder auf verschiedene Spezialwerkstätten verteilt werden.

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    Die Werkstattfertigung ist dort zweckmäßig, wo eine Anordnung der Maschinen nicht nach dem Arbeitsablauf erfolgen kann und eine genaue zeitliche Abstimmung der einzelnen Arbeitsgänge nicht möglich ist, weil die Zahl der Erzeugnisse mit unterschiedlichen Fertigungsgängen sehr groß ist. Bei der Werkstattfertigung sind längere Transportwege meist unvermeidlich. Gelegentlich müssen einzelne Werkstücke auch mehrmals zwischen den gleichen Werkstätten hin- und her transportiert werden. Werkstattfertigungen haben oftmals auch eine längere Produktionsdauer, sodass meist Zwischenlagerungen für Halberzeugnisse notwendig werden.

    Voraussetzungen:

    • Einsatz von Universalmaschinen

    • hohe Qualifikation der Mitarbeiter, flexibler Einsatz

    • optimale Maschinenbelegung.

    Werkstattfertigung
    VorteileNachteile
    • geeignet für Einzelfertigung und Kleinserien
    • flexible Anpassung an Kundenwünsche
    • Anpassung an Marktveränderungen
    • geringere Investitionskosten
    • hohe Qualifikation der Mitarbeiter
    • relativ hohe Fertigungskosten
    • lange Transportwege
    • Zwischenläger erforderlich
    • hoher Facharbeiterlohn
    • aufwendige Arbeitsvorbereitung
    • aufwendige Kalkulation (Preisgestaltung)
  2. Die Fließfertigung ist eine örtlich fortschreitende, zeitlich bestimmte, lückenlose Folge von Arbeitsgängen. Bei der Fließfertigung ist der Standort der Maschinen vom Gang der Werkstücke abhängig und die Anordnung der Maschinen und Arbeitsplätze wird nach dem Fertigungsablauf vorgenommen, wobei sich der Durchfluss des Materials vom Rohstoff bis zum Fertigprodukt von Fertigungsstufe zu Fertigungsstufe ohne Unterbrechung vollzieht. Die Arbeitsgänge erfolgen pausenlos und sind zeitlich genau aufeinander abgestimmt, sodass eine Verkürzung der Durchlaufzeiten erfolgen kann.

    Sonderformen der Fließfertigung:

    2.1

    Bei der Reihenfertigung (auch: Straßenfertigung = Sonderform der Fließfertigung – ohne zeitlichen Zwangsablauf) werden die Maschinen und Arbeitsplätze dem gemeinsamen Arbeitsablauf aller Produkte entsprechend angeordnet. Eine zeitliche Abstimmung der einzelnen Arbeitsvorgänge ist wegen der unterschiedlichen Bearbeitungsdauer nur begrenzt erreichbar. Deshalb sind Pufferlager zwischen den Arbeitsplätzen notwendig, um Zeitschwankungen während der Bearbeitung auszugleichen.

    Reihenfertigung: Anordnung der Maschinen und Arbeitsplätze in der durch den Fertigungsprozess bestimmten Reihenfolge

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    Reihenfertigung
    VorteileNachteile
    • geeignet für größere Serien
    • Verkürzung der Durchlaufzeit
    • Spezialisierung der Tätigkeiten
    • verbesserte Maschinenauslastung
    • verbesserter Materialfluss
    • Flexibilität der Fertigung nimmt ab
    • höhere Investitionskosten für Maschinen
    • Anfälligkeit bei Störungen
    • höhere Lagerkosten (Zwischenläger)
    • repetitive Teilarbeit
    2.2

    Die Fließbandfertigung ist eine Sonderform der Fließfertigung – mit vorgegebener Taktzeit. Die Voraussetzungen sind:

    • große Stückzahlen

    • weitgehende Zerlegung der Arbeitsgänge

    • Fertigungsschritte müssen abstimmbar sein.

    Fließbandfertigung: Taktgebundene Fließbandarbeit mit genauer Taktabstimmung ohne Zwischenlager

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    Nach REFA ist die Taktzeit die Zeitspanne, in der jeweils eine Mengeneinheit fertiggestellt wird:

    $$Solltaktzeit = \frac{Arbeitszeit\; je\; Schicht}{Soll-Menge\; je\; Schicht} * Bandwirkungsfaktor$$

    Der Bandwirkungsfaktor berücksichtigt Störungen der Anlage, die das gesamte Fließsystem beeinträchtigen. Er ist deshalb immer kleiner als 1,0. Die ideale Taktabstimmung wird in der Praxis nur selten erreicht. Entscheidend ist eine optimale Abstimmung der einzelnen Bearbeitungs- und Wartezeiten.

    Beispiel

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    Die Arbeitszeit einer Schicht beträgt 480 Minuten, die Soll-Ausbringung 80 Stück und der Bandwirkungsfaktor 0,9.

    $$Solltaktzeit = \frac{Arbeitszeit\; je\; Schicht}{Soll-Menge\; je\; Schicht} * Bandwirkungsfaktor$$

    $$\frac{480\; min}{80\; Stk.} * 0,9 = 5,4\; min/Stk.$$

  3. Die Gruppenfertigung ist eine Zwischenform zwischen Fließfertigung und Werkstattfertigung, die die Nachteile der Werkstattfertigung zu vermeiden sucht. Bei diesem Verfahren werden verschiedene Arbeitsgänge zu Gruppen zusammengefasst und innerhalb jeder Gruppe nach dem Fließprinzip angeordnet.

    Schematische Darstellung einer Gruppenfertigung als Inselfertigung

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    Gruppenfertigung
    VorteileNachteile
    • Eigenverantwortung der Gruppe
    • Motivation der Mitarbeiter
    • Abwechslung durch Rotation
    • Einsatz des Gruppenakkords
    • Verantwortungsdiffusion: Zuordnung der Leistung zu einer Einzelperson ist nicht mehr möglich
    • setzt intensive Vorbereitung voraus: Ausbildung, Teamentwicklung, Gruppendynamik

    Sonderformen der Gruppenfertigung:
    >> 7.8.1

    3.1

    Fertigungsinseln: Bestimmte Arbeitspakete (z. B. Motorblock) werden – ähnlich der ursprünglichen Werkstattfertigung – gebündelt. Dazu werden die notwendigen Maschinen und Werkzeuge zu sogenannten Inseln zusammengefügt. Erst nach Abschluss mehrerer Arbeitsgänge verlässt das (Zwischen-)Erzeugnis die Fertigungsinsel.

    3.2

    Bei der Boxen-Fertigung werden bestimmte Fertigungs- oder Montageschritte von einer oder mehreren Personen – ähnlich der Fertigungsinsel – räumlich zusammengefasst. Typischerweise wird die Boxen-Fertigung bzw. -Montage bei der Erzeugung von Modulen/Baugruppen eingesetzt (z. B. in der Automobilproduktion).

    3.3

    Die Stern-Fertigung ist eine räumliche Besonderheit der Fertigungsinsel bzw. der Boxen-Fertigung, bei der die verschiedenen Werkzeuge und Anlagen nicht insel- oder boxförmig, sondern im Layout eines Sterns angeordnet werden.

    3.4

    Bearbeitungszentren: Nicht nur die Bearbeitungsmaschine arbeitet computergesteuert, sondern auch der Wechsel der Arbeitsstücke sowie der Werkzeuge erfolgt automatisch. Es lassen sich damit komplexe Teile in Kleinserien bei relativ hoher Fertigungselastizität herstellen. Die Überwachung mehrerer Bearbeitungszentren kann von einem Mitarbeiter oder einer Gruppe durchgeführt werden.

    3.5

    Flexible Fertigungszellen haben zusätzlich zum Automatisierungsgrad der Bearbeitungszentren eine automatische Zu- und Abführung der Werkstücke in Verbindung mit einem Pufferlager. Diese Systeme können auch in Pausenzeiten der Belegschaft weiterlaufen.

    3.6

    Teilautonome Arbeitsgruppen sind ein mehrstufiges Modell, das den Mitgliedern Entscheidungsfreiräume ganz oder teilweise zugesteht; u. a.:

    • selbstständige Verrichtung, Einteilung und Verteilung von Aufgaben (inklusive Anwesenheitsplanung: Qualifizierung, Urlaub, Zeitausgleich usw.)

    • selbstständige Einrichtung, Wartung, teilweise Reparatur der Maschinen und Werkzeuge

    • selbstständige (Qualitäts-)Kontrolle der Arbeitsergebnisse.

    Teilautonome Gruppen
    Vorteile für Mitarbeiter, z. B.Vorteile für Unternehmen, z. B.
    • die Entscheidungsfreiheit wird erweitert
    • die Aufgaben werden vergrößert (Job-Enrichment, -Enlargement)
    • Verbesserung der Qualifikation
    • Beteiligung an Entscheidungen
    • das Betriebsergebnis kann verbessert werden
    • die Fähigkeiten der Mitarbeiter werden besser genutzt
    • Intensivierung von KVP und BVW
    • Verlagerung der Qualitätskontrolle in die Arbeitsausführung

    Das Unternehmen sollte für die Einführung teilautonomer Gruppen folgende Voraussetzungen schaffen:

    • Bereitschaft und Qualifizierung zur Teamarbeit

    • Bereitschaft zum Abbau von Hierarchien (Lean Production)

    • Flexibilisierung der Arbeitszeit

    • Berücksichtigung von KVP und BVW.

  4. Bei der Baustellenfertigung ist der Arbeitsgegenstand entweder völlig ortsgebunden oder kann zumindest während der Bauzeit nicht bewegt werden. Die Materialien, Maschinen und Arbeitskräfte werden an der jeweiligen Baustelle eingesetzt. Die Baustellenfertigung ist in der Regel bei Großprojekten im Hoch- und Tiefbau, bei Brücken, Schiffen, Flugzeugen sowie dem Bau von Fabrikanlagen anzutreffen.

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    Baustellenfertigung
    VorteileNachteile
    • Einsatz von Normteilen
    • Einsatz vorgefertigter Teile
    • rationelle Fertigung durch Standards
    • internationale Arbeitsteilung
      (z. B. Airbus)
    • Kosten: Errichtung/Abbau der Baustelle
    • Transportkosten für Stoffe, Mitarbeiter und Betriebsmittel (Logistikaufwand)

05. Was bezeichnet man als Fertigungssegmentierung?

Segmentierung ist die Zerlegung eines Ganzen in Teilen. Die Fertigungssegmentierung ist die Zerlegung (Gliederung) des Fertigungsprozesses in Teilprozesse nach dem Verrichtungs- oder dem Objektprinzip. Zur Optimierung des gesamten Prozesses ist es von Bedeutung, die Teilprozesse zu optimieren und sie nach dem Fließprinzip zu verknüpfen. Die Fertigungssegmentierung kann auch dazu führen, dass ganze Teile der Herstellung ausgelagert werden: Verlagerung eigener Betriebsteile in das Ausland, Vergabe an Zulieferer (Prinzip der verlängerten Werkbank; Entscheidungen über Make-or-Buy).

Beispiel

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Automobilbau; verkürzt: Zerlegung des Gesamtprozesses in Teilprozesse: Rahmen, Motorblock, Zusatzaggregate. Vollautomatisierte Fertigung der Motorteile auf Fertigungsstraßen; Montage des Motorblocks in Fertigungsinseln usw.

06. Welche zusätzlichen Gesichtspunkte müssen bei der Gestaltung von Ablaufstrukturen der Fertigung berücksichtigt werden?

Bei der Ablaufstrukturierung des Fertigungsprozesses sind laufend Überlegungen der Optimierung zu beachten:

  • Zentralisierungen/Dezentralisierungen in der Aufbaustruktur führen zu Vor-/Nachteilen in der Ablauforganisation, z. B.: Die Verlagerung eines Profitcenters in das Ausland stellt erhöhte Anforderungen an die Logistik der Komponenten an den Ort der zentralen Montage.

  • Entscheidungen über die Segmentierung der Fertigung verlangen einen erhöhten Aufwand bei der Synchronisation externer und interner Stellen, z. B.: Materialbereitstellung just in time, einheitliche Qualitätsstandards der beteiligten Stellen, erhöhter Informations- und Datenfluss.

07. Welche Instandhaltungsstrukturen gibt es? Welche Vor- und Nachteile sind mit der Wahl der jeweiligen Struktur verbunden?
→ A 5.2.6, 1.2.2

Maßnahmen der Instandhaltung nach DIN 31051
WartungInspektionInstandsetzungVerbesserung
Tätigkeiten:
Reinigen
Schmieren
Nachstellen
Nachfüllen
Planen
Messen
Prüfen
Diagnostizieren
Austauschen
Ausbessern
Reparieren
Funktionsprüfung
Verschleißfestigkeit
erhöhen
Bauteilsubstitution

Vgl. ausführlich unter 1.2.2/01.

Die Aufbaustruktur der Instandhaltung eines Betriebes ist abhängig von der

  • Größe des Unternehmens

  • räumlichen Ausdehnung/Anordnung der Produktionsstätten,

    z. B. Inland/Ausland, zentrale/dezentrale Fertigung, Fertigungstiefe,

  • eingesetzten Technik,

    z. B. Grad der Mechanisierung, Fertigungs-/Montagestrukturen, Förderungstechnik

und orientiert sich grundsätzlich an den Prinzipien der Aufbauorganisation (vgl. Ziffer 5.1.2, Gliederungskriterien):

  • zentrale/dezentrale Strukturen

  • Verrichtungs-/Objektorientierung

  • in Eigenleistung/Fremdleistung (Make-or-Buy-Entscheidung).

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  1. Zentrale Strukturen, z. B.:

    Die Anlagenüberwachung kann vom „Technischen Dienst“ verantwortlich übernommen werden (zentrale Organisation der Anlagenüberwachung). Er kann dabei Fremdleistungen heranziehen oder die gesamte Instandhaltung selbst durch führen (Mischform; Make-or-Buy-Überlegung).

    Zentrale Instandhaltung
    VorteileNachteile
    • optimale Auslastung der Ressourcen
    • zentrale Planung der Instandhaltung nach Prioritäten
    • ggf. lange Wegezeiten (Personal und Material)
    • zentrale Schwachstellenanalyse
    • hohe Kosten der zentralen Instandhaltung
    • relative Unflexibilität
    • hohe Qualität der ausgeführten Arbeiten
  2. Dezentrale Strukturen, z. B.:

    2.1

    Instandhaltung durch die Mitarbeiter:

    Bei dezentraler Organisation der Anlagenüberwachung übernehmen die Mitarbeiter in der Fertigung die erforderlichen Arbeiten. Der Vorteil liegt in der Einbindung/Motivation der unmittelbar Betroffenen und der Chance zur laufenden Weiterqualifizierung. In der Praxis existiert häufig eine Mischform:

    Instandsetzung und Inspektion übernimmt der technische Dienst; Wartung und Pflege werden vom Mitarbeiter der Fertigung durchgeführt. Eine Ausnahme bildet dabei selbstverständlich die Kontrolle, Wartung und ggf. Instandsetzung elektrischer Anlagen wegen des Gefährdungspotenzials und der existierenden Sicherheitsvorschriften; hier ist ausschließlich Fachpersonal einzusetzen.

    2.2

    Instandhaltung durch Stützpunktwerkstätten:

    Beispiel

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    Ein Unternehmen fertigt an 12 verschiedenen Standorten in Deutschland, Belgien und den Niederlanden. Es wurden vier Stützpunktwerkstätten eingerichtet; ihr Standort wurde unter dem Aspekt der Minimierung der Wegezeiten und der Häufigkeit/Intensität der Anlagenüberwachung festgelegt.

    Stützpunktwerkstätten
    VorteileNachteile
    • relativ kurze Wegezeiten; daher geringe
    • Stillstandszeiten
    • klare Zuständigkeit: Werk/Stützpunkt
    • schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen
    • bei Großreparaturen sind meist Fremdfirmen erforderlich
    • hohe Investitionskosten für mehrere Werkstätten
    • Aufwand für zentrale Materialplanung
    • Kommunikationsaufwand
    2.3

    Instandhaltung nach Betriebs-/Funktionsbereichen

    Beispiel

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    Ein Großunternehmen unterhält an einem Standort drei Instandhaltungswerkstätten jeweils für den Fertigungsbereich 1, 2 und 3.

    Dezentrale Werkstätten nach Fertigungsbereichen
    VorteileNachteile
    • geringe Wegezeiten
    • genaue Kenntnis des Maschinenparks
    • gute Zusammenarbeit: Fertigungspersonal/Instandhaltungspersonal
    • hohe Investitionskosten für mehrere Werkstätten
    • Aufwand für zentrale Materialplanung
    • Kommunikationsaufwand zwischen den Werkstätten
    • zum Teil Mehrfachlagerung gleicher Ersatz teile
    2.4

    Instandhaltung nach Maschinentypen/eingesetzter Fertigungstechnik

    Beispiel

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    Ein Großunternehmen unterhält mehrere Instandhaltungswerkstätten jeweils für hydraulische, pneumatische und elektrische/elektronische Anlagen.

    Dezentrale Werkstätten nach Maschinentypen/Fertigungstechnik
    VorteileNachteile
    • geringe Wegezeiten
    • genaue Kenntnis der Funktionsweise
    • gute Zusammenarbeit: Fertigungspersonal/Instandhaltungspersonal
    • hoher Grad der Spezialisierung
    • hohe Investitionskosten für mehrere Werkstätten
    • Aufwand für zentrale Materialplanung
    • Kommunikationsaufwand zwischen den Werkstätten
    • Abstimmungsaufwand bei sich überschneidenden Verantwortlichkeiten
  3. Mischformen:

    Die Mischformen versuchen die Vorteile bestimmter Strukturen zu nutzen und die Nachteile zu vermindern; z. B. durch die Kombination von

    • zentraler und dezentraler Instandhaltung, z. B.:

    • Teile der Instandhaltung

      → zentral, z. B. Inspektion, Reparatur, sowie

      → dezentral, z. B. Wartung und Pflege

    • verrichtungs- und objektorientierter Instandhaltung,

    • Instandhaltung durch eigenes Personal und Fremdvergabe.