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PRODUKTION ZUSAMMENFASSUNG von Tim Sanwald

Produktion Inhalt Inhalt .................................................................................................................................................................. 1 1. Produktion als Wertschöpfungsprozess (Production as Added Value) ......................................................... 3 1.1 Prozess der Produktion (Process of Production) ..................................................................................... 3 1.2 Produktionsbegriffe (Terms of Production) ............................................................................................ 4 1.3 Produktionstypen (Production Processes) .............................................................................................. 5 1.3.1 Programmbezogene Produktionstypen (Production Types) ........................................................ 5 1.3.2 Prozessbezogene Produktionstypen (Coordination of Production) ............................................. 6 1.3.3 Einsatzbezogene Produktionstypen (Input Factors of Production) .............................................. 7 1.4. Entscheidungsebenen (Decision Levels) ................................................................................................. 8 2. Strategische Entwicklungsplanung (Strategic Development Planning) ....................................................... 10 2.1 Erfolgspotentiale und Wettbewerbsvorteile (Competitive Advantages) .............................................. 10 2.2 Strategieinhalte (Strategy Elements)..................................................................................................... 10 2.3 Strategiefindung (Strategy Finding) ....................................................................................................... 11 2.3.1.SWOT-Analyse (SWOT-Analysis):................................................................................................ 11 2.3.2 Portfoliomodelle/ Boston-Consulting Matrix (Growth-Share Matrix) ....................................... 12 2.3.2 McKinsey Portfoliomodell (GE Multifactoral Analysis)............................................................... 13 3. Produktionsnetzwerke und Produktionsstandorte (Plant Location) ........................................................... 14 3.1 aggregierte Produktionsplanung (Aggregated Transportation Planning) ............................................. 14 3.2 Standortplanung (Facility Location)....................................................................................................... 16 4. Gestaltung eines Produktionssystems (Design Of Production Systems) ..................................................... 18 4.1 Produktionssegmentierung (Production Segmentation) ...................................................................... 18 4.2 Werkstattproduktion (Job Shop) ........................................................................................................... 19 4.3 Fließproduktion (Flow Shop) ................................................................................................................. 22 4.3.1 Leistungsabstimmung im Einproduktfall (Single-Product Flow Line) ......................................... 23 4.3.2 Leistungsabstimmung Mehrproduktfall (Mixed Model Flow Lines) .......................................... 25 4.3.3 Positionswertverfahren (Ranked Positional Weight Technique) ............................................... 26 4.4 Zentrenproduktion (Cellular Manufacturing)........................................................................................ 27 4.5 Langfristige Parameter der Ablaufplanung (Long Run Scheduling)....................................................... 29 4.5.1 Arbeitspläne (route sheets)........................................................................................................ 29 4.5.2 Auftragsrouting (Order Routing) ................................................................................................ 29 4.5.3 Materialfluss (Material Flow) ..................................................................................................... 29 4.5.4 Layout der Maschinen (Maschine Layouts) ................................................................................ 29 4.5.5 Langfristiges Kapazitätsangebot (Long Run Capacities) ............................................................. 29 5. Nachfrageprognose (Demand Forecasting) ................................................................................................. 30 1

5.0.1 Exponentielle Glättung 1. Ordnung (Simple Exponential Smoothing) ....................................... 31 5.0.2 Exponentielle Glättung mit Trendkorrektur (Simple Exponential Smoothing with Trend Adjustement) ....................................................................................................................................... 32 6. Hauptproduktionsprogrammplanung (Master Production Scheduling) ..................................................... 34 6.1 Massenproduktion (Mass Production) .................................................................................................. 35 6.2 Serien- & Sortenproduktion (Batch Production) ................................................................................... 38 6.3 Einzelproduktion (One-of-a-kind Production) ....................................................................................... 39 7. Materialbedarfsplanung (Material Requirements Planning) ...................................................................... 41 7.1 Materialklassifizierung (Material Classification) ................................................................................... 41 7.1.1 ABC-Analyse (ABC-Analysis) ....................................................................................................... 41 7.1.2 XYZ- oder RSU-Analyse (XYZ-Analysis)........................................................................................ 42 7.1.3 ABC-XYZ-Matrix (Combination of ABC- and XYZ-Analysis) ......................................................... 42 7.2 Materialbedarfsrechnung (Material Requirements Calculation) .......................................................... 42 7.2.1 Programmorientierte Materialbedarfsrechnung (Program Driven MRP) .................................. 43 7.2.2 Verbrauchsorientierte Materialbedarfsrechnung (Demand Driven MRP9)................................ 44 8. Ressourceneinsatzplanung und -steuerung (Lot Sizing and Scheduling) .................................................... 45 8.1 Werkstattproduktion (Job Shop) ........................................................................................................... 46 8.1.1 Los-/ Auftragsgrößenplanung (Lot Sizing) .................................................................................. 46 8.1.2 Statische Losgrößenplanung – Klassisches Losgrößenmodell (Economic Order Quantity) ....... 46 8.1.3 Dynamische Losgrößenplanung – Silver/ Meal-Heuristik........................................................... 47 8.1.4 Dynamische Losgrößenplanung – Optimierungsverfahren Wagner-Whithin-Algorithmus ....... 47 8.1 5 Dynamisch, stochastische Losgrößenplanung – veränderte Silver/ Meal-Heuristik: ................. 48 8.1.6 kurzfristige Ablaufplanung (Short Term Scheduling).................................................................. 49 8.1.7 Auftragsreihenfolgenplanung (Order Sequencing) .................................................................... 50 8.1.8. Auftragsfreigabe (Order Release).............................................................................................. 51 8.2 Fließproduktion (Mass Production) ....................................................................................................... 53 8.3 Zentrenproduktion (Cellular Manufacturing)........................................................................................ 54

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1. Produktion als Wertschöpfungsproz ertschöpfungsprozess ess (Producti (Production on as Added Val Value) ue) Unternehmen sind zielorientierte soziotechnische Systeme, die durch Transformationsprozess InputFaktoren in Güter und Dienstleistungen umwandeln. Verkaufen diese an andere Unternehmen oder zur Bedürfnisbefriedigung an Endkunden. Es erfolgen Güter- & Finanzstrom zwischen Unternehmen & Endverbrauchern, die entgegengerichtet sind. Transformationsprozess Gegenstand d. Produktionsmanagements. Produktionsmanagement: Koordinierung & Kontrolle der Aktivitäten, die für Herstellung eines Produktes erforderlich sind. I.d.R. mit Kontrolle der Planung, Kosten, Leistung, Qualität & Abfallanforderungen verbunden.

1.1 Prozess der Produktion (Process of Production) Produktion ist Wertschöpfungsprozess: aus einfachen oder komplexen Inputgütern werden durch Transformation wertgesteigerte Outputgüter erzeugt. Streben nach Wertschöpfung (bei Industriebetrieben) um Unternehmensziel der Zahlungs- bzw. Gewinngeneration zu erreichen. Infrastruktur d. Produktionssystems & Beziehungen Produktionssystem zu Umwelt ermöglichen Wertschöpfungsprozess d. Produktion:

Technologische Umwelt

Wirtschaftliche Umwelt Produktionssystem

Infrastruktur

Arbeitskräfte Maschinen Werkstoffe Dienstleistunge

Güter/ Produkte Dienstleistungen

Input

Sozio-kulturelle Umwelt

natürliche Umwelt

Politisch-rechtliche Umwelt

Faktoren, die sich im Wertschöpfungsprozess eines Produktionssystems auf Erfolg auswirken: • Zeit: Produktionsprozess möglichst schnell durchlaufen (kurze Durchlaufzeit DLZ), um durch Zeiteinsparungen Produktionsressourcen für andere Zwecke einsetzen zu können • Qualität: Leistung eines Produktionssystems in mengen-, wert- & qualitativen Aspekten messbar Qualität d. Produkte entscheidender Wettbewerbsfaktor für Kundenzufriedenheit und Kostenersparnis (z.B. red. Ausschussquoten, Funktionalität, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit) • Wirtschaftlichkeit: über alle Produktionsstufen muss wirtschaftlich gearbeitet werden o Maximalprinzip: Maximierung des Outputs bei gegebenem Input o Minimalprinzip: Minimierung des Inputs bei gegebenem Output o dynamische, prozessorientierte Betrachtungsweise d. Produktion notwendig, um ständige Weiterentwicklung & Verbesserung für langfristigen Unternehmensbestand zu ermöglichen • Flexibilität: Fähigkeit Produktionssystem an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. o Flexibilität eines Unternehmens charakterisiert durch:  möglicher Anpassungsumfang  damit verbundene wirtschaftliche Auswirkungen  benötigte Zeit für Anpassung o In strategischer Hinsicht Produktionssystem flexibel, wenn in angemessener Zeit anpassbar an Veränderungen technologischer, politisch---rechtlicher, wirtschaftlicher und sozio ---kultureller Art o In operativer Hinsicht Produktionssystem flexibel, wenn Produktionsprogramm & -prozesse kurzfristig verändert werden können ( → erfordert technisch vielseitige Arbeitssysteme) o notwendig, da durch verkürzte Produktlebenszyklen Anforderungen an technische Produktionssysteme steigen → müssen mehrere Produktgenerationen produzieren können 3

Wesentliche Bestandteile eines Produktionssystems: 1. Beziehungen eines Produktionssystems zu Umwelt: o vielschichtige Verknüpfungen des Unternehmens zu Beschaffungs --- und Absatzmärkten o Auswirkungen d. Produktionsverfahrens belasten natürliche Umwelt o technologische & wirtschaftliche Umwelt schaffen Handlungsspielräume und Innovationen o politisch-rechtliche, oder sozio-kulturelle Rahmenbedingungen d. jeweiligen Marktes beschränken Handlungsspielraum von Unternehmen  für langfristigen Erfolg müssen sich Beziehungen d. Unternehmens mit Umwelt entwickeln 2. Infrastruktur eines Produktionssystems, die wertschöpfende Umwandlung ermöglicht. Besteht aus: a. physischen Gegebenheiten, z.B. Produktionsanlagen, Lagerungs-, Materialfluss- & Handlingseinrichtungen (um Produktionsanlagen zu verbinden) → Hardware Produktionssystem b. Grundregeln organisatorisc hen Zusammenwirkens, z.B. Vorgaben, Dispositionen & Regeln um Produktionsprozess zu lenken, Softwaresysteme → Software Produktionssystem Gestaltung d. Infrastruktur & Beziehungen zu Umwelt nicht vorgegeben, sondern obliegt Entscheidungsträgern. Treffen grundlegende & weitreichende Entscheidungen für Erfolg im Wettbewerb, Werden deshalb auf strategischer & taktischer Managementebene getroffen. Steuerung d. Infrastruktur & Beziehungen zu Umwelt bedeutet Entscheidungen zur optimalen Umsetzung der Erfolgschancen im Wettbewerb zu treffen. Werden auf operativer Managementebene getroffen. Operatives Management stellt für produktions- & logistikbezogene Vorgänge Regelwerk auf (meist computergestützt), sog. Produktionsplanungs- & -steuerungssystem (PPS-System/ engl. Enterprise Resource Planningsystem, ERP-system) Wirtschaftlichkeit Unternehmen abhängig von produktionsmäßiger & logistischer Gestaltung Infrastruktur und Umweltbeziehungen. Pro Zeiteinheit erzielbare Produktionsleistung (und damit auch Umschlagsgeschwindigkeit eingesetzten Kapitals) durch Produktions-/ Transportkapazitäten & Produktions-/ Transportgeschwindigkeit bestimmt. Sind Materialflüsse unregelmäßig, stark vernetzt, gehemmt oder Kapazitäten unzureichend verlängert sich DLZ d. Produkte → Produktionsleistung → Umschlagsgeschwindigkeit d. Kapitals 

starke Wechselwirkungen zwischen Produktion und Logistik

1.2 Produktionsbegriffe (Terms of Production) Abgrenzung und Definition von Produktion im Gegensatz zu Arbeitssystem: Produktion:

Erzeugung von Ausbringungsgütern (= Produkten; = ökonomische Güter) aus materiellen sowie nichtmateriellen Einsatzgütern (Produktionsfaktoren) nach bestimmten Verfahrensweisen unter Aufbringung von Arbeitskraft & Energie Produktionsprozess setzt sich aus verschiedenen Teilprozessen bzw. Abschnitten zusammen, deren kleinste organisatorische Einheit Arbeitssystem ist

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Arbeitssystem:

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kleinste selbstständig arbeitsfähige organisatorische Einheit einer Produktion werden in Arbeitssystem verschiedene Produkte bearbeitet, entstehen Kosten für Rüstvorgänge (inkl. Umrüstungszeit) und Bedarf an vielseitig geschultem Personal → sinkende Produktivität produktive Nutzbarkeit bestimmt durch qualitative, quantitative Leistungsfähigkeit & organisatorische Anordnung

Aufbau & Darstellung Arbeitssystem: • Input: zu bearbeitende physische Vorprodukte (Arbeitsobjekte) • Grunddaten (Master Data): umfassen konstruktiven Produktaufbau, Ausführung Produktion & Montage (Stückliste, engl. Bill of Materials (BOM), Prozessplan • Planungsdaten (Transaction Data): Produktionsaufträge & Auftragsfreigabe für Arbeitssystem • Output: wertgesteigerte Produkte

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Rückmeldungen (Feedback): Einhaltung Liefertermin, Qualität, produzierte Menge Transformationsprozess: Produktionsvorgang, bei dem Arbeitsobjekte unter Einsatz anderer Produktionsfaktoren (z.B. Arbeit, Energie, Maschinen) Statusänderung & Wertsteigerung erfahren → in Produkte umgewandelt werden

Betrieblicher Leistungsprozess: umfasst System miteinander verbundener & verknüpfter Arbeitssysteme, inklusive Beschaffungs- & Absatzseite der Material- & Erzeugnisflüsse Fertigungstiefe: Anzahl an Wertsteigerungsstufen, die in einem Betrieb realisiert werden. Zwischenbetriebliche sowie zunehmend auch internationale Verflechtung d. Fertigungsprozesse und Reduzierung Fertigungstiefe (Outsourcing) gewinnt zunehmend an Bedeutung Produktionsprozess: Folge von Arbeitsgängen laut Arbeitsplan, die Arbeitssysteme an Arbeitsobjekten vollziehen

Produktionsprogramm: Gesamtheit aller zu produzierender Produkte nach Art & Menge für bestimmten Zeitraum

1.3 Produktionstypen (Production Processes) In der Praxis treten Produktionssysteme in unterschiedliche Erscheinungsformen auf, sog. Produktionstypen. Unterscheidung d. Produktionstypen anhand systematisch strukturierter Kriterien (Input-Transformation-Output-Konzept), Unterteilung in programm-, prozess- & einsatzbezogene Produktionstypen. Identifikation von Produktionstyp dient als Grundlage zur Formulierung von Entscheidungsmodellen & zur Auswahl d. Produktionsplanungs- & -steuerungssystem. 1.3.1 Programmbezogene Produktionstypen (Production Types) Programmbezogene Produktionstypen entstehen durch Anwendung Klassifizierungskriterien auf Outputseite des Produktionssystems (= Produktionsprogramm). Können nach Produkteigenschaften gebildet werden: • Güterart: materielle (Sachgüter) & immaterielle Güter (Dienstleistungen) • Gestalt der Güter: ungeformte Fließgüter (Bier), geformte Fließgüter (beide engl.: process manufacturing) (Stahlblech), Stückgüter (engl.: discrete manufacturing) (Schrauben) • Zusammensetzung der Güter: einteilige (Bohrer) & mehrteilige Güter (PC) • Beweglichkeit der Güter: bewegliche & unbewegliche Güter (alles, was an Grundstück gebunden) 5

Oder nach Programmeigenschaften gebildet werden: • Anzahl der Erzeugnisse: o Einproduktproduktion: Produktionsprogramm gesamten Unternehmens besteht aus 1 Produkt o Mehrproduktproduktion: Produktionsprogramm umfasst verschiedenartige Produkte • Auflagengröße o Massenproduktion: ständige, zeitlich nicht begrenzte Produktion in großen Mengen o Sortenproduktion: mehrere Varianten einheitlichen Grundtyps auf gleichen Produktionsanlagen zeitlich hintereinander produziert o Serienproduktion: nach Vorbereitung Produktionsanlage wird begrenzte Anzahl identischer Erzeugnisse hergestellt, die sich in Eigenschaften ähneln o Einzelproduktion: individuelle Produkte auf individ. Kundenauftrag als Einzelstücke gefertigt • Beziehung Produktion zum Absatzmarkt o auftragsorientiert (make to order): vor Produktionsbeginn liegt Kundenauftrag vor o lagerorientiert (make to stock): Produktion laut Nachfrageprognose auf Lager

1.3.2 Prozessbezogene Produktionstypen (Coordination of Production) Prozessbezogene Produktionstypen entstehen durch Unterscheidung d. Reihenfolgen von Arbeitsgängen laut Arbeitsplan. Können nach organisatorischer Anordnung der Arbeitssysteme gebildet werden: • Funktions-/ Verrichtungsprinzip : Arbeitssysteme, die gleichartige Funktionen (Operationen, Arbeitsgänge) durchführen können räumlich zusammengefasst = Werkstattproduktion Vorteile o geringer Investitionsbedarf o höhe Flexibilität

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Nachteile o Arbeits- & Transportvorgänge nicht exakt aufeinander abstimmbar → Zwischenlagerbestände, Maschinenleerlaufzeiten & starke Materialflüsse unvermeidlich o aufwändige Planungs- & Steuerungsmaßnahmen o Produktionsfortschritt schwer zu erfassen

Objektprinzip: Anordnung Arbeitssysteme in Produktionshalle orientiert sich an Arbeitsplänen zu bearbeitender Erzeugnisse o einheitlicher Materialfluss: Arbeitssysteme entsprechend ihrer Position in Arbeitsplänen zu produzierender Erzeugnisse (linear) angeordnet ( → keine Rücksprünge möglich). Nur anwendbar bei einheitlichem Grundprodukt & Varianten:  ohne zeitliche Bindung der Arbeitsschritte = Reihenproduktion  zeitliche Bindung zwischen Arbeitsgängen, bei der Werkstücke fest an Transportsystem gekoppelt sind & nur simultan weiterbewegt werden können = Transferstraße (synchroner Materialfluss)  zeitliche Bindung zwischen Arbeitsgängen, bei der Werkstücke an selbstständige Fördereinrichtungen gekoppelt sind & auch unabhängig voneinander bewegt werden können = Fließproduktionslinie (asynchroner Materialfluss) Vorteile o gleichförmige Materialflüsse o geringe Transportkosten o geringe bis keine Zwischenlagerbestände o getaktete Durchlaufzeiten o Fortschrittserfassung simpel o unaufwändige PPS-Systeme

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Nachteile o sehr hoher Investitionsbedarf o sehr unflexibel, hohe Umrüstkosten

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räumliche Zusammenfassung unterschiedlicher Arbeitssysteme, die ähnliche Produkte bearbeiten, gemäß Objektprinzip aber beliebige Materialflüsse zwischen Arbeitsstationen → Zentrenproduktion. Anwendbar v.a. bei ähnlichen Endprodukten, d.h. Varianten & Serien:  numerisch gesteuerte Maschinen produzieren weitgehend automatisiert, automatisiertes Materialflusssystem ermöglicht Werkstück- & Werkzeugfluss zwischen Arbeitsstationen ...