Taschenbuch Produktionsmanagement

CARL HANSER VERLAG Kurt Matyas Taschenbuch Produktionsmanagement Planung und Erhaltung optimaler Produktionsbedingungen 3-446-21667-7 www.hanser.de Inhaltsverzeichnis VII Inhaltsverzeichnis 1 Produktion „managen“ 1 1.1 Zielgrößen des Produktionsmanagements 1 1.1.1 Qualitätsziele 2 1.1.2 Kostenziele 2 1.1.3 Flexibilität 3 1.1.4 Sicherheit/Umwelt 3 1.1.5 Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit 4 1.2 Methoden und Werkzeuge zur Zielerreichung 4 2 Logistik als Strategie zur Optimierung der Produktion 9 2.1 Der Logistikbegriff 9 2.2 Prozessorientierung in der Logistik 11 2.3 Logistikkosten 13 2.3.1 Gesamtkosten 13 2.3.2 Zielkonflikt 14 2.4 Logistikkennzahlen 16 2.4.1 Kennzahlen als Entscheidungsgrundlage 16 2.4.2 Absatz und Vertrieb 16 2.4.3 Produktion 17 3 Strategien der zwischenbetrieblichen Logistik 19 3.1 Beschaffungsstrategien 19 3.1.1 Der Beschaffungsprozess 19 3.1.2 Einsparpotenziale im Einkauf 20 3.1.3 Operativer Einkauf 21 3.1.4 Strategischer Einkauf 22 3.1.5 Single Sourcing 22 3.1.6 Modular Sourcing 23 3.1.7 Global Sourcing 27 3.2 Supply-Chain-Management 30 3.2.1 Integrierende Betrachtungsweise 30 3.2.2 Der Wertschöpfungsverbund 30 3.2.3 Supply-Chain-Planungs- und -Steuerungssystem 32 3.2.4 Efficient-Consumer-Response 34 VIII Vorwort 3.3 Anforderungen an die Logistik durch E-Commerce 36 4 Strategien der innerbetrieblichen Logistik 37 4.1 Minimierung der Kosten der Lagerhaltung 37 4.1.1 Gesamtkosten der Lagerhaltung 37 4.1.2 Deterministisches Modell 39 4.1.3 Stochastisches Modell - Lagerhaltungsstrategien 40 4.2 Optimierungssoftware LagerOpt 42 4.2.1 Aufbau der Software 43 4.2.2 Simulationsmodul 44 4.2.3 Optimierungsfunktion 47 4.2.4 Stabilitätsuntersuchung 48 4.2.5 Der Bedarfsdateneditor 49 4.2.6 Funktionen zur Datenmanipulation 50 4.2.7 Die Datenbank 51 4.3 Bestandsreduktion durch Permanente Inventur 53 4.3.1 Abbildung des physischen Lagerstandes 53 4.3.2 Lagerstandsgenauigkeit und Synchronisationsgrad 54 4.3.3 Vorteile einer permanenten Inventur 55 4.3.4 Einführungsmethodik 56 4.3.5 Ergebnis der Einführung einer permanenten Inventur 57 4.4 Strategien der Produktionslogistik 59 4.4.1 Organisationsformen der Produktion 59 4.4.2 Planung und Steuerung der Produktion 63 5 Konzipierung der Produktion 67 5.1 Fabrik-Layoutplanung 67 5.1.1 Von der Betriebsstättenplanung zur Layoutplanung 67 5.1.2 Vorgangsweise bei der Planung von Betriebsstätten 68 5.1.3 Kategorien der Planung 69 5.1.4 Planungsablauf 70 5.1.5 Layoutplanungsverfahren 72 5.1.6 Fabriklayout aus dem PC 75 5.2 Outsourcing 80 5.2.1 Kosten 81 5.2.2 Vor- und Nachteile des Outsourcing 81 5.2.3 Zeitlicher Rahmen beim Outsourcing 82 5.3 Lean Production 83 Inhaltsverzeichnis IX 5.3.1 Grundlagen 83 5.3.2 Japanische Philosophie und Denkweise 83 5.3.3 Ziele der Lean Production 84 5.3.4 Rüstzeitminimierung durch SMED 87 5.4 Fertigungssegmentierung 93 5.4.1 Lieferkettenprinzip auch innerhalb des Unternehmens 93 5.4.2 Modulare Fabrik 93 5.4.3 Definitionsmerkmale der Fertigungssegmente 94 5.4.4 Gestaltungsprinzipien der Fertigungssegmentierung 95 5.5 Die Fraktale Fabrik 97 5.5.1 Was ist ein Fraktal ? 97 5.5.2 Unterschied Fraktale – Segmente 99 5.5.3 Merkmale der Fraktalen Fabrik 100 5.6 Anwendung von Entwicklungswerkzeugen zur Gestaltung von Produktionsprozessen 103 5.6.1 FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) 103 5.6.2 Design of Experiments (DoE) 107 6 Durchführung der Produktion 109 6.1 Steuerungskonzepte 109 6.1.1 Material Requirements Planning (MRP) 109 6.1.2 Manufacturing-Ressource-Planning (MRP II) 110 6.1.3 Just-In-Time 112 6.1.4 KANBAN 115 6.1.5 OPT/TOC 118 6.1.6 Belastungsorientierte Fertigungssteuerung 119 6.2 PPS-Systeme 123 6.2.1 Aufgaben und Vorteile der PPS 123 6.2.2 Aufbau eines PPS-Systems 124 6.2.3 PPS bei verschiedenen Produktionstypen 126 6.2.4 Stammdatenverwaltung 127 6.2.5 Produktionsprogrammplanung 129 6.2.6 Mengenplanung 129 6.2.7 Termin- und Kapazitätsplanung 129 6.2.8 Auftragsveranlassung 130 6.2.9 Auftragsüberwachung 130 6.2.10 Betriebsdatenerfassung (BDE) 131 6.3 Simulation 132 X Vorwort 6.3.1 Abbildung von realen Systemen 132 6.3.2 Anwendungsbeispiele für die Simulation 133 6.3.3 Standardsoftware Simulation 135 6.3.4 Aussagekraft der Simulation 136 6.4 Schulung des Produktionsmanagements mit Unterstützung der Simulation 137 6.4.1 Das Planspiel WinPROST 137 6.4.2 Zielgruppen von WinPROST 138 6.4.3 Erklärung des Modells 138 6.4.4 Die Produkte 140 6.4.5 Produktion 142 6.4.6 Auftragswesen 143 6.4.7 Auswertung 143 6.5 Einführung eines IT-Systems in Produktionsbetrieben 144 6.5.1 Ist-Analyse vor einer IT-Einführung 144 6.5.2 Auswahl und Einführung eines IT-Systems 145 6.6 Benchmarking 149 6.6.1 Was ist Benchmarking? 149 6.6.2 Benchmarking-Definitionen 150 6.6.3 Arten des Benchmarking 151 6.6.4 Allgemeine Vorgangsweise beim Benchmarking 154 6.6.5 Vorteile des Benchmarking 156 7 Sicherung der Produktion 157 7.1 Aufgaben und Bedeutung der Instandhaltung 157 7.2 Ziele der Instandhaltung 159 7.

1 1 Produktion „managen“ 1.1 Zielgrößen des Produktionsmanagements Die Unternehmensziele können entweder unterschiedliche Priorität haben, konkurrierend (breites Sortiment versus hohe Stückzahlen), komplementär (Er- höhung der Flexibilität bewirkt Erhöhung der Kundenzufriedenheit), indifferent (das Anstreben kurzer Durchlaufzeiten hat nichts mit Personalfluktuation zu tun) sein oder stehen im Verhältnis Oberziel - Unterziel bzw. Gesamtziel - Teil- ziel (erhöhte Maschinenverfügbarkeit bewirkt auch Senkung der Gesamtkos- ten). Auch die Methoden und Maßnahmen beeinflussen sich gegenseitig. Daher ist es Aufgabe des Produktionsmanagements, die teilweise konkurrierenden, komplementären, indifferenten, etc. Unternehmensziele zu bewerten, zu ge- wichten und letztendlich mit Hilfe des zur Verfügung stehenden Wissens, neu- er Methoden und angepasster Technologien optimal umzusetzen. Dieses Buch soll dabei eine Hilfe sein, da ausgehend vom Wertschöpfungspro- zess und den Unternehmenszielen Methoden und Werkzeuge des „Industrial Engineering“ zur Zielerreichung vorgestellt werden. Die Aufgabe eines Produktionsbetriebes ist es, Produkte mit einer möglichst hohen Qualität, auf möglichst wirtschaftliche Weise, unter Einhaltung von Si- cherheits- und Umweltstandards, auf zuverlässigen Anlagen, zeitgerecht herzu- stellen und dabei flexibel auf Kundenwünsche einzugehen. Im Zielsystem der nachfolgend beschriebenen fünf Teilziele Qualität, Kosten, Flexibilität, Verfügbarkeit, Sicherheit/Umwelt gibt es zwischen den einzelnen Zielen vielfältige Zusammenhänge, die bei der Durchführung der lang- und kurzfristigen Unternehmensplanung von großer Bedeutung sind. Die Einleitung dieser Arbeit zeigt, dass die Teilziele des Unternehmens teilweise einander ergänzend, teilweise konkurrierend, teilweise komplementär, teilweise indiffe- rent und teilweise im Verhältnis Oberziel zu Unterziel stehen können. Die Zielbeziehungen können entsprechend der Aufbauorganisation des Unter- nehmens gesehen werden. Für die Unternehmensführung sind Rentabilität und Liquidität relevante Hauptziele, für den Leiter der Produktion Kapazitätsnut- zung, Kostenminimierung, Qualitäts- und Termineinhaltung die Teilziele. Für den Lagerleiter sind die Verfügbarkeit der Teile und die Lagerkostenminimie- rung (konkurrierende) Teilziele. 2 Produktion „managen“ Beispiele für teilweise konkurrierende Ziele in den Bereichen Qualität, Kosten, Liefertreue und Flexibilität sind: • Hohe Produkt- und Prozessqualität bedeutet meistens auch höhere Kosten und längere Durchlaufzeiten mit geringer Flexibilität. • Größere Flexibilität (Variantenvielfalt) führt entweder zu längeren Liefer- fristen, da nur wenig gelagert werden kann oder zu hohen Kosten auf- grund der großen Variantenlager. • Je kürzer die Durchlauf- und somit auch Lieferzeiten sind, desto höher werden die Kosten aufgrund notwendiger größerer Lager und höherer Ma- schinenkapazität. Kurze Durchlaufzeiten können auch eine Reduktion der Flexibilität (Variantenvielfalt) und Qualität zur Folge haben. • Niedrige Kosten durch hohe Maschinenauslastung, die nur durch vor den Maschinen wartende Aufträge erreicht wird, führen zu langen Durchlauf- zeiten und somit höheren Kapitalkosten. 1.1.1 Qualitätsziele Qualität ist die Gesamtheit von Merkmalen einer Einheit (Produkt, Prozess, Dienstleistung) bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfor- dernisse zu erfüllen (DIN ISO 8402:1995) und zwar aus der Sicht des Kunden und im Vergleich zur Qualität der Mitbewerber [9]. Hauptziele: • Erreichung einer maximalen Kundenzufriedenheit • Erreichen von erhöhten, qualitativen Anforderungen an die Produkte • Erreichen von erhöhten, qualitativen Anforderungen an die Prozesse • Hohe Lieferbereitschaft bzw. kurze Lieferfristen • Hohe Termintreue Teilziele: • Hohe Transparenz von Produkt und Prozess • Kurze Durchlaufzeiten im Informationsfluss 1.1.2 Kostenziele Die Kostenminimierung bzw. Gewinnmaximierung kann einerseits als Ziel des Gesamtunternehmens gesehen werden und andererseits ist es Ziel in allen Zielgrößen des Produktionsmanagements 3 Teilbereichen, wie inner- und außerbetriebliche Logistik und Instandhaltung. Das heißt, dass entweder mit gegebenen Mitteln eine größtmögliche Leistung erzielt werden soll (Maximalprinzip) oder dass eine angestrebte Leistung mit möglichst geringen Mitteln erreicht werden soll (Minimalprinzip). In beiden Fällen zielt dieses Prinzip auf einen bestmöglichen Einsatz der in einem Betrieb vorhandenen Ressourcen hin. Hauptziele: • Hohe Wertschöpfung durch hohe Kapazitätsauslastung • Minimale Transporttätigkeiten • Keine ungeplanten Unterbrechungen • Niedrige Kostensätze für die Administration Teilziel: • Genaue Kalkulations- und Abrechnungsgrundlagen 1.1.3 Flexibilität Flexibilität bedeutet, auf wechselnde Kundenwünsche und Änderungen im Nachfrageverhalten durch entsprechende produktionstechnische und organisa- torische Voraussetzungen rasch zu reagieren. Hauptziele: • Große Flexibilität im Erreichen des Kundennutzens • Große Flexibilität, sich als Partner in Logistiknetzwerke einzubringen • Große Flexibilität im Ressourceneinsatz Teilziele: • Kurze Durchlaufzeiten • Kurze Rüstzeiten 1.1.4 Sicherheit/Umwelt Die Problemkreise der Sicherheit und des Umweltschutzes, der Ökologie und der Ökonomie entwickeln sich immer mehr zu zentralen Aufgabenstellungen in den Unternehmen. Aus ganzheitlicher Sicht sind sie nicht gesondert zu bear- beiten und zu lösen, sondern vielmehr im Kontext aller Unternehmensaufgaben durchgängig und tiefgründig zu bewältigen. Solche Aufgaben beginnen unter 4 Produktion „managen“ dem Aspekt des ökologiegerechten Fabrikbetriebes bereits in der Konzeptphase der Fabrikplanung. Maschinen- und Anlagenstörungen haben Sicherheitsfolgen, wenn jemand verletzt oder getötet werden könnte. Sie haben Umweltfolgen, wenn dadurch Gesetze, Vorschriften oder Normen verletzt oder zulässige Grenzwerte über- schritten werden. Das Unternehmensziel im Bereich Sicherheit/Umwelt ist einerseits die Ver- meidung von sicherheits- und umweltrelevanten Maschinenstörungen und an- dererseits die sicherheits- und umweltgerechte Gestaltung der Prozesse. 1.1.5 Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit Die Maximierung der Zuverlässigkeit und der Verfügbarkeit einer Anlage be- deutet, dass die Anlage „niemals“ ausfällt und immer in der vorgesehenen Ge- schwindigkeit ohne unnötige Kurzausfälle produziert, niemals ein fehlerhaftes Produkt herstellt und mit minimalen Rüst- oder Anlaufzeiten auskommt. Hauptziele: • Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit • Erhöhung der Maschinenzuverlässigkeit • Erhaltung optimaler Anlagenbedingungen Teilziele: • Reduzierung von Folgeschäden • Reduzierung des Instandhaltungsumfangs • Werterhaltung der Betriebseinrichtungen 1.2 Methoden und Werkzeuge zur Zielerreichung Bild 1 zeigt die Themenbereiche des Produktionsmanagements, die in diesem Buch behandelt werden. Ausgehend von der Darstellung des Wertschöpfungs- prozesses werden Zielgrößen für optimale Produktionsbedingungen formuliert. Dieser optimale Produktionsprozess kann durch verschiedene, teilweise schon bekannte und neue Methoden und Hilfsmittel (teilweise Softwaretools), die in den verschiedenen Phasen des Prozesses wirken, erreicht werden.

CARL HANSER VERLAG Kurt Matyas Taschenbuch Produktionsmanagement Planung und Erhaltung optimaler Produktionsbedingungen 3-446-21667-7 www.hanser.de V Vorwort Das Ziel des vorliegenden Buches ist es, ausgehend von der Beschreibung der Unternehmensziele aus Sicht des Produktionsbereiches, Anleitungen und Wege zur Erreichung dieser Ziele aufzuzeigen. Dieses Buch richtet sich einerseits an Führungskräfte und Mitarbeiter der Pro- duktion, die eine umfassende Sammlung und Beschreibung von Möglichkeiten und Anregungen zur Verbesserung von Abläufen oder Strukturen im Unter- nehmen vorfinden. Andererseits richtet sich dieses Buch an Studenten aus unterschiedlichsten Stu- dienrichtungen, wie z.B. Wirtschaftsingenieurwesen- Maschinenbau, Betriebs- technik (Industrial Engineering), Produktions- und Automatisierungstechnik, usw., die eine umfassende Beschreibung der Zusammenhänge von Produkti- onsplanung, Produktionssteuerung und -sicherung, Materialwirtschaft und Qualitätsmanagement suchen. Die Grundlage für dieses Buch ist meine Habilitationsschrift mit dem Titel „Planung und Erhaltung optimaler Produktionsbedingungen“ die mein gesam- meltes Wissen zum Thema Industrial Engineering, sowie einige selbst entwi- ckelte und bereits in der industriellen Praxis erprobte Verfahren und Program- me enthält, die auch auf der beiliegenden CD-ROM zu finden sind. Anregungen zu diesem Buch bekam ich durch die langjährige intensive Zu- sammenarbeit der Abteilung für Betriebstechnik der TU Wien mit zahlreichen Industriebetrieben, bei der konkrete Problemstellungen analysiert und durch teilweise schon bekannte und teilweise neu entwickelte Verfahren und Metho- den gelöst werden konnten. Forschungen in den Gebieten „Zeitliche Planung“ (Kombinierte Kapazitäts-, Losgrößen-, Reihenfolgeplanung, Materialdisposition), „Räumliche Planung“ (Layoutplanung), „Logistik und Instandhaltung“ (Taschenbuch Instandhal- tungslogistik), „Planspiele und Simulation“ (Entwicklung des Planspiels WinPROST – Simulation der Produktionssteuerung) und „Qualitätsmanage- ment“ (Entwicklung und Einführung von QM-Systemen, Mitgestaltung des postgradualen Universitätslehrgangs Qualitätsmanagement an der Donau- Universität Krems), sowie die Beschäftigung mit asiatischen Produktionsphilo- sophien und Techniken (Studienreisen nach Japan und China) haben eine ge- samtheitliche Betrachtungsweise für die vielfältigen Aufgaben und Problem- VI Vorwort stellungen des Produktionsmanagements und aller angrenzenden Bereiche ent- stehen lassen, die ich mit diesem Buch an die Leser weitergeben will. Auch die Themen Prozessmanagement und die neuen Anforderungen an die Logistik durch E-Commerce, also die Übergabe der über Internet verkauften Produkte an die „reale Welt“ sind Themen, die in diesem Buch behandelt wer- den. An dieser Stelle danke ich allen, ohne die die Entstehung dieses Buches nicht in dieser Form möglich gewesen wäre: Meinem Abteilungsleiter und Institutsvorstand an der TU Wien, Herrn Univ.- Prof. Dr. D. Biberschick danke ich für die Unterstützung und die Freiräume, die er mir während der Erstellungsphase dieses Buches gewährt hat. Meinen Kollegen, Herrn ORat. Dipl.-Ing. F. Wailzer und Herrn Dr. P. Kuhlang danke ich für die äußerst wertvolle Kritik, die Anregungen und Diskussionen, sowie die gewissenhafte Durchsicht des Manuskripts. Meiner Frau Sabine und meinen Kindern Nina und Marie, die meine durchge- arbeiteten Wochenenden und Nächte ertragen mussten, will ich an dieser Stelle besonders danken. Ohne ihren Rückhalt und ihre Aufmunterung wäre die Ent- stehung dieses Buches nicht möglich gewesen. Wien, im Juli 2001 Kurt Matyas