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Der Einfluss von Rüstvorgängen auf die Wirtschaftlichkeit des Ablaufes von Fertigungsprozessen

Analyse und Systematisierung

von Matthias Wessel (Autor) Kathrin Mathews (Autor)

Seminararbeit 2006 50 Seiten

BWL - Beschaffung, Produktion, Logistik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis II

Abbildungsverzeichnis III

Tabellenverzeichnis IV

1 Konzeption und Einleitung

2 Begriffsdefinitionen und Grundlagen
2.1 Der Fertigungsprozess
2.2 Der Rüstvorgang als Bestandteil der Durchlaufzeit
2.3 Der Begriff der Wirtschaftlichkeit

3 Analyse von Rüstabläufen in der Fertigung
3.1 Der Rüstvorgang im Rahmen von Vorgabezeiten des Arbeitsprozesses
3.1.1 Auftragszeit
3.1.2 Belegungszeit
3.1.3 Zusammenfassung und Beurteilung
3.2 Analytische Betrachtung des Rüstvorgangs
3.2.1 Einordnung und Vorbemerkung
3.2.2 Interne und externe Rüstzeit
3.2.3 Rüstabschnitte und Rüstelemente
3.2.3.1 Rüstabschnitte
3.2.3.2 Rüstelemente
3.3 Erweiterung der Definition nach REFA

4 Konzepte der Rüstzeitoptimierung
4.1 Ziel und Aufgabe der Rüstzeitoptimierung
4.2 Rüstkosten
4.3 Rüstzeitkonzepte
4.4 Maßnahmen effizienter Rüstreduzierung
4.4.1 Überblick
4.4.2 Dispositive Maßnahmen
4.4.3 Konstruktive Maßnahmen
4.4.4 Technologische Maßnahmen
4.4.5 Organisatorische Maßnahmen
4.4.6 Praxisbeispiel - Rüstzeitreduzierung in der spanenden Fertigung
4.5 SMED-Methode
4.5.1 Definition
4.5.2 Schritte der SMED-Methode
4.5.3 Erfolgsaussicht

5 Anwendung der Ergebnisse auf die Wirtschaftlichkeit
5.1 Erweiterung der Definition
5.2. Einflussfaktoren auf den Output / Input
5.2.1 Einflussfaktoren auf den Output
5.2.2 Einflussfaktoren auf den Input
5.3 Vorbemerkungen zur Zielstellung
5.3.1 Zeit als Ziel
5.3.2 CIM-Konzept
5.3.3 Aufgaben des Produktionscontrolling
5.3.4 Elektronischer Leitstand
5.4 Kostenreduzierung
5.4.1 Kapitalbindungskosten
5.4.1.1 Anlagevermögen (AV)
5.4.1.2 Umlaufvermögen (UV)
5.4.2 Materialkosten
5.4.2.1 Einkaufspreissenkung
5.4.2.2 Verbrauchsmengensenkung
5.4.3 Personalkosten
5.4.4 Fertigungskosten

6 Schlussbetrachtung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Haupt- und Teilziele der Arbeit im Zusammenhang

Abb. 2: Gliederung der Durchlaufzeit

Abb. 3: Die Wirtschaftlichkeit

Abb. 4: Gliederung der Auftragszeit

Abb. 5: Gliederung der Belegungszeit

Abb. 6: Betriebsmittel- und personenbezogene Rüstzeit

Abb. 7: Internes und externes Rüsten

Abb. 8: Rüstabschnitte

Abb. 9: Auswirkungen kurzer Rüstzeiten

Abb. 10: Verkürzendes Konzepte der Rüstreduzierung

Abb. 11: Verlagerndes Konzepte der Rüstreduzierung

Abb. 12: Vermeidendes Konzepte der Rüstreduzierung

Abb. 13: Ansätze zur Rüstreduzierung in der spanenden Fertigung

Abb. 14: SMED-Methode

Abb. 15: Zusammenhang zwischen Produktivität und Wirtschaftlichkeit

Abb. 16: Wirkungstendenzen des Wirtschaftlichkeitsprinzips

Abb. 17: Zeit- und Kostenziele der Produktionsdurchführung

Abb. 18: Auflagendegression

Abb. 19: Lagerhaltungskosten in Abhängigkeit von der Losgröße

Abb. 20: Losgrößenvariationen und deren Wirkung auf Rüst- und Lagerhaltungskosten ..

Abb. 21: Losgrößenbestimmung

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Fertigungswirtschaftliche Kennzahlen

Tab. 2: Relevante Daten für das Produktionscontrolling

Tab. 3: Verwendung von Leitstandsdaten für Controllingzwecke

Tab. 4: Verwendung von Plandaten im Leitstand

1 Konzeption und Einleitung

Die gegenwärtigen Verhältnisse im Kontext der Globalisierung stellen Unternehmen vor große Herausforderungen. Um auf Dauer betriebswirtschaftlich erfolgreich und wettbewerbsfähig zu sein, muss ein Unternehmen das Ziel der Wirtschaftlichkeit auf Dauer verfolgen und zugleich Anforderungen der ständigen Prozessgestaltung gerecht werden. Insbesondere im Bereich der Fertigung ist der Trend der Auslagerung von Wertschöpfungsprozessen in Länder mit geringerem Lohnniveau nachzuweisen. Arbeits- und lohnpolitische Rahmenbedingungen erhöhen die Bedeutung von

Produktivitätsreserven und Kostensenkungspotentialen. Zugleich sind Marktforderungen nach kundenindividueller Fertigung, kurzen Lieferfristen und großer Produktpalette verstärkt von Bedeutung und zwingen zur wirtschaftlichen Fertigung kleiner Lose. Das Rüsten, dessen Bedeutung während der letzten Jahrzehnte stark zugenommen hat, soll Beiträge zur innerbetrieblichen Forderungen nach hoher Flexibilität der Produktion, geringen Beständen und kürzeren Durchlaufzeiten leisten und wird mittlerweile als „Schlüssel für eine hohe Wettbewerbsfähigkeit“ (vgl. WANIEK [WAN03, S. 52.]) angesehen.

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, den auf der Wirtschaftlichkeit des Ablaufs von Fertigungsprozessen bestehenden Einfluss von Rüstvorgängen, zu analysieren und systematisieren.

Teilziel 1: Begriffsdefinitionen und Grundlagen

Ziel des ersten Kapitels ist die Erläuterung der Begriffe: des Fertigungsprozesses, des Rüstvorganges im Rahmen der Durchlaufzeit sowie der Wirtschaftlichkeit. Das Kapitel bildet die Grundlage für sämtlich folgende Kapitel.

Hypothese:

Von der Bestimmung der Begriffe wird erwartet, dass ausgehend von Gesamtübersichten, Zusammenhänge ebenso wie Optimierungsziele der Einzelbegriffe deutlich werden.

Teilziel 2: Analyse von Rüstabläufen in der Fertigung

Im Mittelpunkt des zweiten Teilziels steht die Untersuchung und Bewertung des Rüstvorganges im Fertigungsprozess. Die Darlegung beginnt mit der Gliederung des Rüstvorganges im Rahmen von Vorgabezeiten und setzt mit der differenzierteren, tieferen Betrachtung fort. Abschließend wird eine erweiterte Definition des Rüstens vorgestellt.

Hypothese:

Im Ergebnis dieses Kapitels wird die Darstellung des Rüstvorganges vermutlich Schlussfolgerungen zulassen, die die Grundlage für geeignete Optimierungsentscheidungen des folgenden Teilziels legen.

Teilziel 3: Konzepte der Rüstzeitoptimierung

Dieses Kapitel stellt Konzepte und Maßnahmen der Rüstzeitminimierung vor, die Beiträge zu einer gesteigerten Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses bieten. Auf Basis der Zieldefinierung werden drei Rüstzeitkonzepte vorgestellt, die durch Maßnahmen im dispositiven, konstruktiven und insbesondere technologischen und organisatorischen Verfahren verwirklicht werden können.

Hypothese:

Von den Konzepten und Maßnahmen wird erwartet, dass sie geeignete Möglichkeiten bieten, die Wirtschaftlichkeit in der Fertigung zu fördern, indem vor allem Potentiale der Kostensenkung erschlossen werden. Es ist davon auszugehen, dass die Zielsetzung der Rüstzeitoptimierung die Verringerung der Durchlaufzeit und die Reduzierung der Losgröße anstrebt.

Teilziel 4: Anwendung der Ergebnisse auf die Wirtschaftlichkeit im Fertigungsbereich

Dieses Kapitel befasst sich mit der Umsetzung der Ergebnisse aus den vorangegangenen Teilzielen. Es wird deutlich gemacht, wie Kenntnisse der Struktur des Rüstvorganges und Verfahren zur Rüstzeitminimierung Möglichkeiten bereitstellen die Wirtschaftlichkeit positiv zu beeinflussen.

Hypothese:

Es ist zu erwarten, dass die Umsetzung von Rüstzeitkonzepten die Produktivität und Wirtschaftlichkeit u. a. durch die Reduzierung der Durchlaufszeit erhöhen können. In Abhängigkeit der Strategieentscheidung sind darüber hinaus Rationalisierungspotentiale und Effekte auf den Nutzungsgrad der Betriebsmittel anzunehmen.1 Es ist zu vermuten, dass mit Hilfe betriebswirtschaftlicher Instrumente die Sicherstellung der Wirtschaftlichkeit garantiert ist.

Abbildung 1 stellt die Zusammenhänge zwischen Hauptziel und den Teilzielen dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Haupt- und Teilziele der Arbeit im Zusammenhang

Das sechste Kapitel fasst die Ergebnisse der vorangegangenen Kapitel zusammen und verifiziert bzw. falsifiziert die aufgestellten Hypothesen.

Grundlage der gesamten Belegarbeit ist eine umfassende Literatur- und Internetrecherche.

2 Begriffsdefinitionen und Grundlagen

2.1 Der Fertigungsprozess

Der Fertigungsprozess ist neben der Forschung und Entwicklung, der Produktionsorganisation sowie der Produktionsplanung, -steuerung und dem Produktionscontrolling aus makrostruktureller Sicht ein Hauptschwerpunkt im zu optimierenden Produktionsprozess, dem Throughput.

Der Fertigungsprozess setzt sich aus der Teilefertigung und der Montage zusammen. Zu den bedeutsamsten Aufgabenbereichen zählen das Bearbeiten, Fügen, Transportieren, Umschlagen, Lagern und Prüfen.2 Mittels kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Förderung und Bearbeitung wird ein Gut durch Einwirkung von Arbeitskräften und Betriebsmitteln in einen vorbestimmten Endzustand gebracht.3

Arbeitskräfte und Betriebsmittel bringen Leistungen hervor und bilden damit Kapazitäten. Sie leisten Potentialbeiträge für die Durchführung des

Produktionsprozesses und werden demzufolge als Potentialfaktoren bezeichnet. Der Faktor Werkstoff hingegen ist nicht kapazitätsbildend, jedoch unentbehrliche Voraussetzung geschaffene Kapazitäten zu nutzten.4 Da Werkstoffe während des Produktionszyklus vollständig verbraucht und für den nächsten Zyklus neu bereitgestellt werden müssen, werden sie als Repetierfaktoren bezeichnet.5

Die Faktorkombination im Throughput erfolgt durch die Wirkung dispositiver Produktionsfaktoren. Es werden die dispositiven Faktoren: Leitung, Planung, Organisation und Kontrolle unterschieden.6

Der Ablauf von Fertigungsprozessen wird von den folgenden Faktoren beeinflusst:

- den Organisationsformen der Teilefertigung,

- der Anzahl und Kapazität der Arbeitsplätze,

- dem Bestand,

- der Belastung der Arbeitsplätze,

- den Transportwegen und -häufigkeiten sowie

- der Zufallsabhängigkeit der Prozesse.

Entscheidende Kennzahlen des Fertigungsprozesses sind u. a. Durchlaufzeit und Kapazitätsauslastung.7

2.2 Der Rüstvorgang als Bestandteil der Durchlaufzeit

Die Durchlaufzeit eines Fertigungsauftrages drückt den Zeitraum vom Produktionsbeginn über die komplette Bearbeitung bis hin zur Fertigstellung des hergestellten Produktes aus.8 Abbildung 2 veranschaulicht die Gliederung der Durchlaufzeit nach NEBL.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Gliederung der Durchlaufzeit (Quelle: NEBL [NEB01, S. 478.])

Der Vorgang des Rüstens gehört demnach als Nebenzeit zur Durchführungszeit und dient der mittelbaren Erfüllung der Aufgabe. Nach REFA wird das Rüsten als „Vorbereiten eines Arbeitsystems für die Erfüllung der Arbeitsaufgabe sowie - soweit erforderlich9 -das Rückversetzen des Arbeitszustandes in den ursprünglichen Zustand“(vgl. WIEGLAND [WIE05, S. 72.]) definiert. Der Begriff Arbeitssystem bezieht sich dabei sowohl auf die technische Ausstattung des Arbeitsplatzes als auch auf die Arbeitsperson10 und spiegelt dementsprechend eine Kombination von Maschine, Werkzeug, Material, Mensch, Arbeitspapieren oder -anweisungen etc. wider. Jegliche Veränderungen an diesem Arbeitssystem werden per Definition als Rüstvorgänge bezeichnet.11

Die Bedeutung des Rüstens hat sich im Zeitablauf stark geändert. Rüsten wurde in der Vergangenheit überwiegend als einmaliger Aufwand betrachtet, dem durch die hohen Stückzahlen nicht die entscheidende Aufmerksamkeit zukam. Stattdessen versuchte man die Bearbeitungszeit pro Stück zu minimieren.12 Aus dem Jahr 1952 stammt nach REFA etwa die folgende Aussage: „Es empfiehlt sich, bei der Vorsorge von Vorbereitungszeiten (Rüstzeiten) ... nicht kleinlich zu sein Da die Vorbereitungszeit nur einmalig vorkommt, ist der auf das einzelne Werkstück entfallene Anteil bei größeren Stückzahlen ohnehin geringfügig ..., so dass eine gewisse Aufrundung nicht ins Gewicht fällt.“ (vgl. Wildemann [WIL84, S. 34.]).

Rüstzeiten gehören zur Durchlaufzeit und verlängern diese dementsprechend. Sie zwingen zur Bildung von Losen und erhöhen daher Bestände an fertigen und unfertigen Erzeugnissen. Die Optimierung des Rüstprozesses steht im Mittelpunkt produktiver und wirtschaftlicher Betrachtungen.

2.3 Der Begriff der Wirtschaftlichkeit

Die Erfolgsrelation Wirtschaftlichkeit ist ein gesamtbetrieblicher Ausdruck der Gegenüberstellung von Output zum Input. Der Output findet Anwendung durch Berücksichtigung der erbrachten Erzeugnisse bzw. Leistungen zu Preisen bewertet in der Kennzahl Umsatz. Die Aggregation der Teilproduktivitäten der Elementarfaktoren ermöglicht die Ermittlung des Gesamtwertes der Inputfaktormengen, die sich durch die Summe der Kosten der Arbeitskräfte, Betriebsmittel und Werkstoffe ergibt.13

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Die Wirtschaftlichkeit (nach NEBL [NEB01, S. 22])

Wirtschaftlichkeit verdeutlicht das Grundprinzip ökonomischen Handelns. In diesem Sinn steht die Optimierung eines definierten Gesamtprozesses durch die bestmögliche Abstimmung des Mitteleinsatzes und des Ergebnisses eines Unternehmens im Vordergrund.14

Im Hinblick auf die Aufgabenstellung gilt es den Einfluss des Rüstvorganges auf die Inputseite und auf die Outputseite zu untersuchen.

3 Analyse von Rüstabläufen in der Fertigung

3.1 Der Rüstvorgang im Rahmen von Vorgabezeiten des AP

3.1.1 Auftragszeit

Die Realisierung von Arbeitsprozessen erfordert die Herausbildung und Festlegung von Vorgabezeiten. Sowohl die Auftragszeit als Betrachtungsebene der Arbeitskraft, als auch die Belegungszeit als Betrachtungsebene des Betriebsmittels weisen den jeweiligen Potentialfaktoren Soll-Zeiten zu, innerhalb derer ein bestimmter Fertigungsauftrag zu realisieren sei.15

Die für die Arbeitskräfte vorgegebene Zeit gliedert sich, wie Abbildung 4 verdeutlicht, in Bestandteile der Rüst- und Ausführungszeit. In den darauf folgenden Ebenen lassen sich jeweils Grund-, Erhol- und Verteilzeiten nachweisen.16

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Gliederung der Auftragszeit (Quelle: NEBL [NEB01, S. 155.])

Die Aufgliederung der Auftragsrüstzeit ergibt die Rüstgrundzeit, die Rüsterholzeit und die Rüstverteilzeit. Der Rüstgrundzeit, der Zeit für Haupt- und Nebentätigkeiten sowie für ablaufbedingtes Unterbrechen, steht einerseits die Rüsterholzeit, bedingt durch hohe Belastungen in Form von Ermüdungserscheinungen, gegenüber. Andererseits kommt der Zeitanteil der Rüstverteilzeit hinzu, der unplanmäßig durch Störungen hervorgerufenen wird.17 Nach FRÜHWALD beziffert sich der Aufschlag der beiden letztgenannten Zeitanteile auf ca. zehn Prozent zur Rüstgrundzeit.18 Die Summe der Auftragsrüstzeit ergibt sich demnach durch:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.1.2 Belegungszeit

Im Hinblick auf die Belegungszeit, der Vorgabezeit für Betriebsmittel, lässt sich analog zur Auftragszeit die Untergliederung in Rüst- und Ausführungszeit nachweisen. Im Gegensatz dazu entfallen die Erholzeiten, so dass sich die Betriebsmittel-Rüstzeit und Ausführungszeit lediglich aus der jeweiligen Grund- und Verteilzeit zusammensetzt. Abbildung 5 veranschaulicht die Gliederung der Belegungszeit graphisch.19

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Gliederung der Belegungszeit (Quelle: NEBL [NEB01 S. 156.])

3.1.3 Zusammenfassung und Beurteilung

Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass die vorangegangene, vorgestellte Gliederung der Rüstzeit eher einer synthetischen Betrachtung entspricht. Es finden die maschinennahen Abläufe Berücksichtigung, die das Rüsten des Arbeitssystem im Sinne des Wechsels der Rüstkomponenten, die Erstellung des ersten Gutteils, dessen Prüfung und die Entsorgung der nicht mehr benötigten Rüstkomponenten beinhalten. Vorgelagerte Abläufe finden hingegen keine Beachtung finden.20

3.2 Analytische Betrachtung des Rüstvorgangs

3.2.1 Einordnung und Vorbemerkungen

Die synthetische Gliederung des Rüstvorgangs in die Bestandteile: Rüstgrund-, Rüsterhol- und Rüstverteilzeit ist geeignet für die Ermittlung von Vorgabezeiten im Rahmen der Arbeitsplanung. Die Analyse und Systematisierung des Einflusses des Rüstvorgangs im Sinne der Aufgabenstellung verlangt demgegenüber eine kritischere, differenziertere Betrachtung als Voraussetzung zur Ableitung geeigneter Maßnahmen zur Optimierung von Rüst- und damit Fertigungsabläufen.21

Im Mittelpunkt der differenzierten Analyse, Systematisierung und Maßnahmenableitung steht neben der betriebsmittel- und personalbezogenen Sichtweise die Zugrundelegung der Einteilung in sog. interne und externe Rüstvorgänge.

Abbildung 6 gibt einen Überblick über die betriebsmittel- und personalbezogene Rüstzeit mit externen (hauptzeitparallelen) und internen (nicht hauptzeitparallelen) Bestandteilen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Betriebsmittel- und personenbezogene Rüstzeit (Quelle: FRÜHWALD [FRÜ90, S. 18.])

3.2.2 Interne und externe Rüstzeit

Die Rüstzeit umfasst Vorbereitungsarbeiten während der Fertigung vorstehender Lose bzw. Aufträge, erfordert Zeitanteile während des Stillstandes der Betriebsmittel sowie Arbeiten nach Anlaufen der Maschine. Folglich gewinnt die Zerlegung der Rüstzeit in interne und externe Bestandteile entscheidende Bedeutung.22

Interne Rüstzeiten finden während des Produktionsstillstandes statt. Das Betriebsmittel kann in dem Zeitraum keine Fertigungsaufgabe im eigentlichen Sinne wahrnehmen23. Im Gegensatz dazu können externe Rüstzeiten bei laufender Fertigung parallel vollzogen werden.24 Sie sind somit hauptzeitparallel durchführbar.25 Die Betrachtung dieser Tätigkeiten ermöglicht bereits Aussagen über die Qualität der Rüstorganisation. Abbildung 7 gibt einen Überblick über die Gliederung des Rüstens in interne und externe Bestandteile.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Internes und externes Rüsten (nach WANIEK [WAN03, S. 53.])

3.2.3 Rüstabschnitte und Rüstelemente

Die Trennung in externe und interne Komponenten führt zur Gliederung des Rüstens in Rüstelemente und Rüstabschnitte. Rüstelemente geben genauen Aufschluss über die einzelnen Tätigkeiten während des Rüstens. Rüstabschnitte hingegen sind Ausdruck der Idealstruktur einer Rüstung und ermöglichen eine Beurteilung der Ist-Rüstvorgänge im Vergleich zum Planablauf.26 Kodierungen sowohl für die Abschnitte, als auch für die Elemente, dienen der Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit unabhängig vom jeweiligen Fertigungsverfahren.27

[...]


1 Vgl. [WIL92, S. 127ff.]

2 Vgl. [NEB01, S. 11ff.]

3 Vgl. [VOL96, S. 14.]

4 Vgl. [NEB01, S. 107.]

5 Vgl. [NEB01, S. 238.]

6 Vgl. [NEB01, S. 9.]

7 Vgl. [BOL05, S. 8ff.]

8 Vgl. [ADA97, S. 568.]

9 Nach FRÜHWALD drückt die Wortwahl „soweit erforderlich“ im Rahmen der Definition nach REFA die Beeinflussbarkeit der Rüstzeit über die Abarbeitungsreihenfolge der Aufträge aus. [FRÜ90, S. 16.]

10 Vgl. [WIR91, S. 6.]

11 Vgl. [WAN03, S. 52.]

12 Vgl. [WIL92, S. 122.]

13 Vgl. [NEB01, S. 20ff.]

14 Vgl. [VOL96, S. 14.]

15 Vgl. [NEB01, S. 154.]

16 Vgl. [NEB01, S. 155f.]

17 Vgl. [NEB01, S. 155.]

18 Vgl. [FRÜ90, S. 17.]

19 Vgl. [NEB01, S. 157.]

20 Vgl. [FRÜ90, S. 13ff.]

21 Vgl. [WIL84, S. 37.]

22 Vgl. [WAN03, S. 53.]

23 Vgl. [WIR91, S. 7.]

24 Vgl. [WAN03, S. 53.]

25 Vgl. [FRÜ90, S. 18f.]

26 Vgl. [FRÜ90, S. 30ff.]

27 Vgl. [FRÜ90, S. 146.]

Details

Seiten
50
Jahr
2006
ISBN (eBook)
9783638549691
Dateigröße
1.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v61534
Institution / Hochschule
Universität Rostock – Lehrstuhl für Produktionswirtschaft
Note
1,7
Schlagworte
Analyse Systematisierung Einflusses Rüstvorgängen Wirtschaftlichkeit Ablaufes Fertigungsprozessen ABWL Hauptseminar

Autoren

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Titel: Der Einfluss von Rüstvorgängen auf die Wirtschaftlichkeit des Ablaufes von Fertigungsprozessen