logistische beherrschung von fertigungs- und · pdf filefabrikanlagen und logistik institut...

Fabrikanlagen und LogistikInstitut für

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis

LeibnizUniversität Hannover

Wiebke Hartmann12. Industriearbeitskreis"Produktionslogistik für die variantenreiche Serienfertigung“Lauf an der Pegnitz, 22.09.2009

Logistische Beherrschungvon Fertigungs- und Montageprozessen

Bild 1© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Gliederung

Rahmenbedingungen und Zielsetzungen heutiger Produktionssysteme

Modellierung logistischer Zusammenhänge mit Durchlaufdiagramm und Kennlinien

Praxisbeispiel


Gliederung



Praxisbeispiel

Bild 3M. Kennemann© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Rahmenbedingungen heutiger Produktionssysteme

*Quellen: VDMA, Studie Strategien im Maschinen- und Anlagenbau, 2007, n = 236 Unternehmen

ZeitZeit

Varia

nten

anza

hl

4,0 %4,9 %

6,1 %

< 80 % 80 - 95 % > 95 %

+ 52,5 %

Liefertreue*

Um

satz

rend

ite

F&

E

Wac

htum

Rüc

kgan

g

Um

satz

In der Kundenwahrnehmung spielt die logistische Leistungsfähigkeit eines Unternehmens eine herausragende Rolle.


Zielsystem der Produktionslogistik

G4046SW_Wd

hohe Termintreue

kurzeDurchlaufzeit

hoheAuslastung

niedrige Bestände

Liefer

treue Lieferzeit

Kapitalbind

ungs

kost

en

L o g i s t i k l e i s t u n g

L o g i s t i k k o s t e n

Wirtschaft-lichkeit

Pr o z e s s k o s t e n


Gliederung



Praxisbeispiel


Durchlaufzeitanteile und eindimensionalesDurchlaufelement

G1878NP

TBEV : Bearbeitungsende VorgängerTRA : RüstanfangTBE : Bearbeitungsende

ZDL = TBE – TBEV : DurchlaufzeitZUE = TRA – TBEV : ÜbergangszeitZDF = TBE – TRA : Durchführungszeit

[BKT] : Betriebskalendertag

Fertigungsauftrag II

Durchlaufzeit(Produktionsauftrag)

Fertigungsauftrag I

Durchlaufzeit(Fertigungsauftrag)

Montageauftrag

Liegen nachBearbeitung Transport

Liegen vorBearbeitung

Rü-sten

BearbeitenAVG3

AVG1 AVG2 AVG3 AVG4

Zeit [BKT]TBETRATBEV

ZUE

ZDL

ZDF

b) arbeitsvorgangsbezogenes Durchlaufelement

a) Durchlaufplan eines Produktionsauftrages

Bild 7© Institut für Fabrikanlagen und Logistik G0476SW

Arbeit [Vorgabestunden]

Zugangskurve

Abgangskurve

mittlereBelastung

mittlereLeistung

Zeit [Betriebs-kalendertage]

a) Trichtermodell b) Durchlaufdiagramm (AS n)

Zugang

Anfangs-bestand

Endbestand

Abgang

Untersuchungszeitraum

Trichtermodell und Durchlaufdiagramm einer Arbeitsstation

Abgang AS m= Zugang AS n

Abgang AS n

Bestand(wartende Aufträge)

AS m

AS n

AS n : Arbeitssystem n


Bestand, Reichweite und Leistung im Durchlaufdiagramm

G1383NP

[Bechte, IFA]

Rm

Bm

mittlere Reichweitemittlerer Bestand

Lm

ABmittlere LeistungAbgang im Bezugszeitraum

RmBm

Lm=

: Bestandsfläche FBZugang

Abgang

Bestand

mL

T0 T1Bezugszeitraum P

AB

Arb

eit [

Std

]

B(T)

::

::

Zeit [BKT]

B m

Rm

Trichterformel:

[BKT] : Betriebskalendertag

Bild 9P. Nyhuis© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Ausgewählte Prinzipbeispiele für Durchlaufdiagramme

13.483SW

Arb

eit

Zeit

Zugang

Abgang

a) Kontinuierlicher Zu- und Abgang

Arb

eit

Zeit

b) Stark streuende Arbeitsinhalte

Arb

eit

Zeit

Arb

eit

Zeit

c) Starke Belastungsstreuung d) Hohe Kapazitätsflexibilität


Ableitung der Produktionskennlinien fürLeistung und Reichweite einer Arbeitsstation

G0462NP

I: geringes Bestandsniveau II: Übergangsbereich III: hohes Bestandsniveau

a) typische Betriebszustände

BestandsniveauI II III

Reichweite

Arb

eit

Zeit Zeit Zeit

Arb

eit

Arb

eit

Abgang

Zugang

Leistung

b) Darstellung der Betriebszustände in Produktionskennlinien

Bestand

LeistungReichweite Maximale Leistung

Minimale Reichweite

Bild 11© Institut für Fabrikanlagen und Logistik G1811NP

Modellierungsalternativenzur Erstellung von Produktionskennlinien

Simulation

Warteschlangen-theorie

niedrig hochAnwendungsaufwand

Abb

ildun

gsgü

te

hoch

niedrig

Allgemeine Anforderungen an Modelle

Bezug zur Realität

Große Allgemeingültigkeit

Klarheit und Verständlichkeit der Aussage

Beschränkung auf das Wesentliche

maximal zulässigerAufwand

geforderteMindestgüte

[Oertli-Cajacop, 1977]

Kennlinien-theorie

Die Kennlinientheorie ermöglicht mit geringem Aufwand schnelle und sichere Aussagen, wo in einer Fertigung die Ansatzpunkte zur Erschließung logistischer Rationalisierungs-potenziale zu finden sind und welche spezifischen Maßnahmen diese Potenziale ausschöpfen.

Bild 12P. Nyhuis © Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Berechnete Leistungskennlinie und deren Parameter

G0881SW

maximal möglicheLeistung

idealerMindestbestand

Überlappungsgrad

Mittelwert und Streuung der Auftragszeiten

Mindest-übergangszeiten

Parameter mit elementarer Bedeutung Parameter mit empirischer Bedeutung

Streckfaktor

IdealeLeistungs-kennlinie

ApproximierteLeistungs-kennlinien Belastungsstreuung

Kapazitätsflexibilität

Flexibilität der Bestandszuordnung

Anzahl Arbeitssysteme

Leistungsgrad

kapazitätsmindernde Störungen

Kapazität je Arbeitssystem

Einzelzeit

Rüstzeit

Losgröße

Transportzeit

sonstige Mindestübergangszeiten

Bild 13P. Nyhuis© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Anwendungsmöglichkeiten von Produktionskennlinien

G0735SW

• Losgrößenbestimmung• Ermittlung desKapazitätsbedarfs

• Bewertung technischerInvestitionen

• Ermittlung vonSteuerungsparametern(Soll-Durchlaufzeit,Soll-Bestand,Einlastungsprozentsatz)

• Bewertung desIst-Zustandes

• Abschätzung vonRationalisierungs-potenzialen

Produktions-planung

Produktions-steuerung

Produktions-controlling

Leis

tung

Bestand

Dur

chla

ufze

it

Plan (1) Plan (2)

Leis

tung

Bestand

Dur

chla

ufze

it

Leis

tung

Bestand

Dur

chla

ufze

it

Soll Ist

Funktion Logistikorientierte Anwendungsmöglichkeiten

Soll


Gliederung



Praxisbeispiel

Bild 15© Institut für Fabrikanlagen und Logistik C0340NP_Lp

Durchlaufzeit- und Bestandsanalyse in der Praxis

von...na

ch...

Mat

eria

lflus

s-an

alys

e

Lm TAmBm ZDLm

Lm TAmBm ZDLm

EngpassorientierteLogistikanalyse

LmBm

ZDLm DurchlaufzeitTAm Terminabweichung

Arbe

it Zugang mittlererBestand

mittlere Leistung

mittlereReichweite

Zeit

Abgang

Dur

chla

ufze

it-un

d B

esta

nds-

anal

yse

Pote

nzia

l-be

urte

ilung

KapazitätLeistung

Arbe

itzei

t

BestandLeistungBestand

Lm TAmBm ZDLm

Lm TAmBm ZDLm


Darstellung logistischer Spitzenkennzahlen im Materialfluss

D4906ASW

Materialflussintensität(Auswertungszeitraum: 5 Monate

Anzahl Aufträge > 3000Anzahl Aufträge > 2000Anzahl Aufträge > 1000Anzahl Aufträge > 500Anzahl Aufträge > 100Anzahl Aufträge < 100

Start

Kundenteil-daten

Braunoxid/Cu-Passivierung

Trocknen/ Tempern (1)

Pressen

Zuschnitt

Bohrerei

Entgraten

DK-Fräsen

Mehrlagenvor-behandlung

DK-Linie

Qualitätssonder-prüfung

Resistbe-schichtung

Resist-strukturierung

Leiterbild-grundaufbau

AlkalischÄtzen (1)

Zwischen-prüfung

HandgalvanikNi / Au

AlkalischÄtzen (2)

Trocknen/Tempern (2)

Innenlagen-ätze

AOIInnenlagen

BeschichtenStopplack

Hot-AirLeveling

Beschichten/Drucken

Mechanik/Konturfräsen

elektrischePrüfung

Endprüfung

Verpacken

Ende

Mechanik/Kerbfräsen

Mechanik/Schneiden

Mechanik/Stanzen

Handgalvanikchem. Gold

Resistbeschichtung ISTZDLm = 1,9 BKT

Bm = 26,5 StdLm = 13,4 Std/BKT

••

•

0100

200300

400500

600

700

Std900

160 170 180 190 200 210 BKT 230

Bestand

Abgang

Zugang

Arb

eits

inha

lt

Betriebskalendertag

Materialflussintensität(Auswertungszeitraum: 5 Monate)

Anzahl Aufträge > 3000Anzahl Aufträge > 2000Anzahl Aufträge > 1000Anzahl Aufträge > 500Anzahl Aufträge > 100Anzahl Aufträge < 100

Start

Kundenteil-daten

Braunoxid/Cu-Passivierung

Trocknen/ Tempern (1)

Pressen

Zuschnitt

Bohrerei

Entgraten

DK-Fräsen

Mehrlagenvor-behandlung

DK-Linie

Qualitätssonder-prüfung

Resistbe-schichtung

Resist-strukturierung

Leiterbild-grundaufbau

AlkalischÄtzen (1)

Zwischen-prüfung

HandgalvanikNi / Au

AlkalischÄtzen (2)

Trocknen/Tempern (2)

Innenlagen-ätze

AOIInnenlagen

BeschichtenStopplack

Hot-AirLeveling

Beschichten/Drucken

Mechanik/Konturfräsen

elektrischePrüfung

Endprüfung

Verpacken

Ende

Mechanik/Kerbfräsen

Mechanik/Schneiden

Mechanik/Stanzen

Handgalvanikchem. Gold

Resistbeschichtung ISTZDLm = 1,9 BKT

Bm = 26,5 StdLm = 13,4 Std/BKT

••

•

Bestand

Abgang

Zugang

Arb

eits

inha

lt

Betriebskalendertag

Bestand0 5 10 15 20 Std 30

0,2

0,6

1,0

1,4

BKT

2,0

gemessenerBetriebspunkt

angemessenerBetriebsbereich

0

2

4

6

8

10

Std/BKT

14

Leis

tung

Rei

chw

eite

Leistung

Reichweite

Plan-Kapazität

BKT: Betriebskalendertag

Bild 17© Institut für Fabrikanlagen und Logistik D5023NP

Durchlaufdiagramme für dasArbeitssystem „Resistbeschichtung“

Anzahl Arbeitsvorgänge –Mittlere LeistungMittlerer BestandMittlere ReichweiteMittlere Durchlaufzeit

Std/BKTStdBKTBKT

260313,425,62,01,9

160 170 180 190 200 210 BKT 230

Bestand

Betriebskalendertag

0

100

200

300

400

500

600

700

Std

900

Abgang

Zugang

Arb

eits

inha

lt


Bestandsverlauf amArbeitssystem „Resistbeschichtung“

160 170 180 190 200 210 220 2300

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

idealer Mindestbestand

Arb

eits

inha

lt

Betriebskalendertag

mittlerer Bestand


Berechnete Produktionskennlinie für dasArbeitssystem „Resistbeschichtung“

14

Sdt/BKT

10

8

6

4

2

00 5 10 15 20 Std 30

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

BKT

2,0

Bestand

Leis

tung

angemessenerBetriebsbereich

gemessenerBetriebspunkt

Leistung

Reichweite

Rei

chw

eite

BKT: Betriebskalendertag

ca. 1

,5 B

KT

ca. 20 Stunden

ReichweiteLeistungAnzahl Arbeitsplätze

BKTStd/BKT-

2,013,4

1

BestandMindestbestandRelativer Bestand

StdStd%

26,51,8

1442,1


Maßnahmen zur Bestandsreduzierung am Beispiel desArbeitssystems „Resistbeschichtung“

BestandIst

Soll

aktuelle Leistung ca. 13,4 Std/BKT

Zugang

Abgang

I. drosseln

Kapazitätserhöhung um 7 Std/BKTfür ca. 3 BKT

Zugang

Abgang

Arb

eit

ZeitBKT Betriebskalendertag

Soll

Ist

keine Zugänge für ca. 1,5 BKT

Arb

eit

Zeit

Abgang

Zugang

Ist

Soll

II.

Soll

aktuelle Leistung(Kapazität)

BestandIst

Zugang

Abgang

erhöhen

Leistung:13,4 Std/BKT

Leistung:13,4 Std/BKT


Maßnahmenpakete zur Halbierung der Auftragsdurchlaufzeit

• Halbierung der Durchlaufzeiten• Reduzierung der Durchlaufzeitstreuung• Erhöhung der Terminsicherheit

• hohe Durchlaufzeiten• große Terminabweichungen• hohes Bestandsniveau• starke Priorisierungen

• Durchlaufzeitreduzierung bis 58% ausschließlichdurch Bestandsregelung realisierbar, dadurch:

• gleichgroße Reduzierung der Durchlaufzeit-streuung

• deutliche Erhöhung der Terminsicherheit

Bestand

Leis

tung

Stand heute

• Einführung eines permanentenControllings

• Logistische Positionierung

• Vorgabe zielkonformer undrealistischer Solldaten

• Einführung einer Kapazitäts-steuerung

• Einführung einer termin-orientierten Auftragsfreigabe

• Schulung der Mitarbeiter

• konsequente Reduzierungtechnisch bedingter Wartezeiten

• Weitergehende Reduzierung undHarmonisierung der Auftrags-zeiten

Für Ziel 1:

Für Ziel 2:

Ziel 1

Dur

chla

ufze

it

Ziele:

Stand heute:

Potenzialabschätzung:

Logistisches Maßnahmenpaket:

Ziel 2

Bild 22© Institut für Fabrikanlagen und Logistik D6119BNP

Realisierte Erfolge in der LeiterplattenfertigungTe

rmin

treue

Sta

ndar

dabw

eich

ung

der D

urch

lauf

zeit

0

20

40

60

%

100Ziel

Einleitung vonMaßnahmen(II. Quartal)

80

I II III IV V Heute0

4

8

BKT

16(Produktgruppe DK)

Einleitung von Maßnahmen(II. Quartal)

I II III IV Heute

6

Zeit (Quartal) Zeit (Quartal)a) Termintreue b) Durchlaufzeitstreuung

Auf

trags

durc

hlau

fzei

t

0

5

10

15

BKT

25

c) AuftragsdurchlaufzeitI II III IV V Heute

(Produktgruppe DK) Einleitung vonMaßnahmen zurDurchlaufzeitredu-zierung(IV. Quartal)

13

Realisierte Maßnahmen

• Korrektur der Soll-Durchlaufzeiten• Terminorientierter Auftragseinstoß• Mitarbeiterschulung

IV. Quartal

II. Quartal

• Einführung eines Monitorsystems• Logistische Positionierung

DK : Durchkontaktierte WareBKT : Betriebskalendertag


Kontakte

Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Wiebke Hartmann Durchwahl: -19809Produktionsmanagement [email protected]

Ihre Ansprechpartner:

Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter NyhuisAn der Universität 230823 Garbsen

Tel.: 0511 / 762-2440Fax.: 0511 / 762-3814www.ifa.uni-hannover.de

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