Gewichtung technologischer und operativer Produktionsziele im Rahmen der Arbeitsplanung
Final Report Abstract
Das zentrale Bindeglied zwischen Konstruktion und Fertigung stellt die Arbeitsvorbereitung, aufgeteilt in Arbeitsplanung und -steuerung, dar. Basierend auf den konstruktiven Vorgaben plant diese die technologische Umsetzung eines Produktes. Grundsätzlich sollte die Arbeitsvorbereitung in der Lage sein, durch Berücksichtigung der Ziele der Funktionsbereiche Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung ein optimales Gesamtergebnis hinsichtlich der strategischen Unternehmensziele, beispielsweise der Erreichung von Kosten- oder Qualitätsvorgaben, zu gewährleisten. In der Praxis verhindern jedoch Zielkonflikte auf der Ebene der genannten Funktionsbereiche oftmals eine bewusste Umsetzung und Optimierung strategischer Zielgrößen (z. B. eine kostengerechte Prozessauslegung bei einer hohen Termintreue). Die Suche nach einem Optimum innerhalb der verschiedenen Funktionsbereiche Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung führen dazu, dass Maßnahmen zur Erreichung der einen Zielgröße zu einer Verschlechterung der anderen beitragen können. Betrachtet man darüber hinaus nicht nur einen einzelnen Funktionsbereich, sondern das Gesamtsystem Produktion, bestehen darüber hinaus vielseitige Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Bereichen, wodurch der Komplexitätsgrad steigt und somit das Auffinden eines ganzheitlichen Optimums erschwert wird. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel des Projektes eine Methode zur Steuerung der Arbeitsvorbereitung für die Optimierung von Produktionsprozessen unter Berücksichtigung der strategischen Unternehmensausrichtung entwickelt. Hierbei erfolgt eine Synchronisation der strategischen, operativen und technologischen Ziele innerhalb der Funktionsbereiche Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung für eine Werkstattfertigung. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zunächst aus Literaturrecherchen und in Gesprächen mit Experten aus verschiedenen Unternehmen ermittelte Teilziele der Funktionsbereiche sowie Zielkonflikte zwischen diesen Bereichen identifiziert, analysiert und abgebildet. Anschließend wurde eine Methode entwickelt, mit welcher eine Konfliktanalyse sowie eine Optimierung innerhalb der Arbeitsvorbereitung basierend auf funktionsbereichsübergreifenden, strategischen Unternehmenszielen gewährleistet werden kann. Hierzu wurde ein Demonstrator entwickelt, welcher mittels Kennzahlen Wechselwirkungen zwischen den Bereichen der strategischen Unternehmensführung, der Konstruktion, Arbeitsvorbereitung sowie der Fertigung anhand von Parametern vorhandener Zeiten, Kosten sowie der Prozessqualität identifiziert. Durch die Identifikation dieser Wechselwirkungen ist es möglich, Defizite des Istzustandes (z. B. in Bezug auf Fertigungszeiten) festzustellen und diesen entgegenzuwirken. Hierfür wurden entsprechende Handlungsempfehlungen für die Arbeitsvorbereitung zur Optimierung aktueller und mittelfristig geplanter Prozessabläufe, z. B. zum Einsatz verschiedener Maschinen zur Erhöhung der Verfügbarkeit in der Fertigung, entwickelt. Des Weiteren wurden Szenarien aufgestellt, die eine situationsadäquate Lösung hinsichtlich der Integration der strategischen Unternehmensziele in die Arbeitsvorbereitung unter Berücksichtigung bestehender Zielsetzungen beschreiben. Durch eine iterative Überprüfung der Daten und Abstimmung der Gewichtung wird der Zielerreichungsgrad überprüft und die Handlungsempfehlungen dem jeweiligen Istzustand sowie dem zugehörigen Szenario angepasst. Eine Evaluierung der Methode innerhalb eines Referenzprozesses eines Industriepartners im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus hat beispielsweise ergeben, dass die Verfügbarkeit in der Fertigung durch eine angepasste Maschinenauslastung und Verteilung der Aufträge um 9,5 % erhöht werden kann. Mit dieser Methode ist es nun möglich, strategische Unternehmensziele, welche Auswirkungen auf die gesamte Produktion haben, innerhalb der Arbeitsvorbereitung zu integrieren und entsprechende Optimierungspotenziale, z. B. eine bessere Durchlaufzeit oder Reduzierung der Prozesskosten, zu identifizieren und zu nutzen. Hierbei erfolgt eine Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den Zielgrößen im Gesamtsystem der Produktion. Somit ist mit Anwendung der Methode eine bessere Planungsqualität unter Berücksichtigung aller wesentlichen Interessengruppen (z. B. Unternehmensleitung, Kunde und Produktion) möglich. Basierend auf den oben dargestellten Ergebnissen sowie den daraus abgeleiteten Erkenntnissen werden im folgenden Abschnitt die künftigen Arbeiten und möglichen Anwendungen beschrieben. Unter Berücksichtigung der langfristigen Unternehmensziele und deren Wechselwirkungen innerhalb der Arbeitsplanung und -steuerung, lassen sich Potenziale innerhalb der Fertigung, z. B. in Bezug auf die Prozessqualität, optimal nutzen. Im nächsten Schritt ist eine Erweiterung der Methode auf weitere Branchen (z. B. Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt) und Fertigungsstrukturen (z. B. Serienprozesse) sinnvoll, um eine Übertragbarkeit und Generalisierung zu ermöglichen. Dies erfolgt unter anderem im Rahmen der Fortführung des Projektes. In diesem sollen die Ansätze der bisherigen Methode innerhalb einer Serienfertigung angewendet werden und so eine Übertragbarkeit der bisherigen Ergebnisse auf weitere Prozesse erfolgen. Hierbei ist das Ziel eine allgemeine Anwendbarkeit der Methode sicherzustellen und so den Grad der Nutzbarkeit der Ergebnisse, unter anderem durch die Entwicklung eines Prototypensystems, weiter zu erhöhen. Die innerhalb des Projektes generierten Ergebnisse werden ebenfalls in das Verbundvorhaben „OptiBox - Automatisierte Optimierung von Produktionssystemen durch mobile und selbstlernende Analyseeinheiten“, welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, teilweise einfließen. Das Vorhaben befasst sich mit der Optimierung von Produktionssystemen auf Basis von autonomen, selbstlernenden Analyseeinheiten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden bei der Analyse der vorliegenden Daten zur Identifikation von Wechselwirkungen und der Berechnung von Sollwertvorgaben einfließen. Bei der Betrachtung der oben genannten Einsatzmöglichkeiten ist zu erkennen, dass die in diesem Grundlagenforschungsprojekt entwickelte Methode einen wesentlichen Schritt zur funktionsbereichsübergreifenden, strategisch ausgerichteten Arbeitsplanung darstellt. Mit ihrer Weiterentwicklung kann diese zu einem wertvollen Werkzeug produzierender Unternehmen werden.
Publications
- Feature based approach for partial automatic generation of process sequences. (2009) In: 5th I*PROMS Virtual International Conference on Innovative Production Machines and Systems, 6-17th July, 2009, Cardiff, UK, 6 Seiten
Denkena, B., Dengler, B., Lorenzen, L.-E.
- Feature based approach for partial automatic generation of process sequences. (2009) In: 5th I*PROMS Virtual International Conference on Innovative Production Machines and Systems, July 6th-14th, 2009, Cardiff, UK, 16 Seiten
Denkena, B., Dengler, B., Lorenzen, L.-E.
- Quo vadis Arbeitsplanung. Marktstudie zu den Entwicklungstrends von Arbeitsplanungssoftware. (2010) In: Anwendertreffen MTM, 09. Juni 2010, Dresden, 22 Seiten
Dengler, B.
- Marktstudie: Trends und Tendenzen in der Arbeitsplanung. (2010) In: PRODUCTIVITY Management, 15 (2010), Sonderausgabe, S. 32-35
Denkena, B., Charlin, F., Dengler, B., Lorenzen, L.-E.
- Quo vadis Arbeitsplanung. Marktstudie zu den Entwicklungstrends von Arbeitsplanungssoftware. (2010) In: Industrial Engineering, 2/2010, S. 6-11
Denkena, B., Lorenzen, L.-E., Charlin, F., Dengler, B.
- Strategische Ziele zur operativen Arbeitsplanung. (2010) In: ZWF - Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 105 (2010) 9, S. 802-805
Denkena, B., Dengler, B.
- Systematisch entscheiden durch Gewichtung der Produktionsziele. (2010) In: PRODUCTIVITY Management, 15 (2010) 2, S. 56-58
Denkena, B., Dengler, B., Eikötter, M.
- Fertigungsplanung für mehr Produktivität. (2011) In: PRODUCTIVITY Management, 16 (2011) 2, S. 19-21
Denkena, B., Dengler, B., Kämper, T., Gruschka, H.
