W2334-01 Methoden der Planung und Organisation Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier Modul Produktionssysteme (W2334)

K.184.23341 Methoden der Planung und Organisation Organisatorisches Vorlesung K.184.23341  Methoden der Planung und Organisation Montag,     16:00 - 18:00 Uhr, H1 Dienstag,    14:00 - 16:00 Uhr, H1 Literatur Dangelmaier, W.: Fertigungsplanung. Planung von Aufbau und Ablauf der Fertigung, Berlin: Springer 1999. Alle Unterlagen in Paul ! 2 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

W2334-01 Methoden der Planung und Organisation Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier Modul Produktionssysteme (W2334)

Inhalt Einführung/Anwendungsszenarien Planung des Produktionsprogramms Gliederung der Produktionsaufgabe – Organisationskonzepte Planung überbetrieblicher Strukturen –betriebliche Standorte Planung betrieblicher Strukturen Planung von Fertigungssystemen – Abläufe und Dimensionen Fallstudie Arbeitssysteme Planung von Produktionssystemen 4 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 5 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 6 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 7 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 8 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 9 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Simulationsstudie Hochregallager BMW AG, Dingolfing Planung eines Hochregallagers Auslegung der Fördertechnik im Lagervorhof der I-Punkt-Organisation der Lagerstrategie BMW Dingolfing Werk 2.4 Materialfluss Pressteile 10 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Konturenkontrolle Waage I- I-Punkt Waage PS Beispiel: Funktionsmodell Einlagerung 11 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Gasse 6 Gasse 5 Gasse 4 Gasse 3 Gasse 2 Gasse 1 Kontroll- punkt Etagen- förderer Ausgabe- station Ausgabe- station 2 Ausgabe- station 5 3 4 12 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 > RFZ Auslagern (Untergeschoss) Einlagern (Obergeschoss) Hochregallager (Ein-Auslagern) 13 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Gasse 2 Gasse 1 keine Kontrolle Einlager- bereich Konturenkontrolle I-Punkt Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 1) Kontrollzeit: 14,5 sec. 14 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Gasse 2 Gasse 1 zusätzliche Kontrollzeit: ~> 23,5 sec. Einlager- bereich Konturenkontrolle I-Punkt Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 2) Kontrollzeit: 14,5 -> 23,5 sec. 15 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Länge der Warte- schlange Warteschlangenbildung im Einlagerbereich (Beispiel) 1600 Einlagerungen / Tag 1760 Einlagerungen / Tag 25 20 Ablese- richtung 15 10 5 8 17 9 18 10 19 11 20 12 21 13 22 14 23 15 24 16 25 Variante 1 Variante 2 Grenzzeit I-Punkt (sec.) 16 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Vorteil Nachteil Variante 1 Knoten ist reversierbar; daher problemlose Behälterausschleusung Sehr geringe und kaum ausreichende Verweildauer zur Behälteridentifizierung Variante 2 Ausreichend große Verweildauer zur Behälteridentifizierung, kann durch Hinzunahme der Behälterverweildauer des Vorgängerpunktes vergrößert werden I-Punkt nur bedingt reversierbar, bei Ausschleusungen muss Nachfolgebehälter mit ausgeschleust werden. Gegenüberstellung der beiden Identifikationspunkt-Varianten 17 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6 verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 87,3 errechnete Spielzeit 70 % DSP (sec.) 95,04 Auslastung (%) 81,27 90,57 108,82 1600 Einlagerungen/Tag; 100 % Lagerauslastung Alternative 1 Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6 verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 87,3 errechnete Spielzeit 70 % DSP (sec.) 95,54 Auslastung (%) 81,69 91,04 9104 109,39 1600 Einlagerungen/Tag; 100 % Lagerauslastung Alternative 2 18 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6 verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 87,3 errechnete Spielzeit 70 % DSP (sec.) 88,06 Auslastung (%) 75,30 83,91 100,02 1600 Einlagerungen/Tag; 70 % Lagerauslastung Alternative 1 19 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 1 Lagerauslastung (%) 50 70 85 100 Höhe (m) 28,28 23,47 36,88 40 Länge (m) 81,32 96,23 106,02 115 Mittl. Zeit pro Auftrag (sec.) 81,06 88,06 92,63 95,04 Mittl. Einlagerzeit/Auf. (sec.) 80,51 87,49 92,04 94,44 Mittl. Auslagerzeit/Auf. (sec.) 81,60 88,62 93,21 95,65 Verbesserung der mittl. Zeit pro Auftrag absolut gegenüber 100 % Lagerauslastung (sec.) 13,98 6,98 2,41 - Verbesserung der mittl. Zeit pro Auftrag prozentual gegenüber 100 % Lagerauslastung (%) 14,71 7,34 2,54 20 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 21 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung: Worum geht es hier? 22 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

1. Einführung: Worum geht es hier? 23 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation 24

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Zweizeilige Lagerzone in Halle A und Anbau 25 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Dreizeilige Lagerzone in Halle A 26 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen 27 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbH Produktionslager mit FTS als Regalbediengerät 28 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbH Das FTS als flexible Verknüpfung zwischen Produktionslager und Bearbeitungsstationen 29 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbH Flexible Anlieferung von Werkzeugen, Material und Vorrichtungen an die Bearbeitungsstationen 30 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Anwendungsszenario Fabrikplanung Beispiel 2 - Fertigung von Waffen Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbH Warenein- und -ausgang des Materialflusssystems 31 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung Grundlagen Die Produktion ist der betriebliche Umwandlungs- und Transformationsprozess, durch den aus den Einsatzgütern andere Güter oder Dienstleistungen erstellt werden“ . Produktion als Input-/Output-Prozess Output der Produktion sind die Produkte (materielle und immaterielle Produkte sowie Dienstleistungen). Input der Produktion sind Produktionsfaktoren. Rosenberg differenziert hier in Anlehnung an Gutenberg zunächst nach Werkstoffen, Betriebsmitteln und ausführungsorientierten Arbeitskräften, um dann die beiden letztgenannten Kategorien zu Potentialfaktoren zusammenzufassen und diese nach [verschleißabhängig] und [nicht verschleißabhängig] zu unterteilen. Es hängt vom Untersuchungszweck ab, ob und wie eine Einwegpalette als Potentialfaktor oder eine Werkzeugmaschine in ihrem Verschleißverhalten betrachtet werden muss. 32 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung Grundlagen Definition Fertigung Die Fertigung umfasst alle technischen Maßnahmen zur Herstellung von Material oder Erzeugnissen. Sie ist grundsätzlich ein diskontinuierlicher Prozess. Fertigung wird demnach als eine spezielle Form der Produktion betrachtet, die im wesentlichen nur den Bereich der Herstellung von Einzelteilen und der Montage umfasst (s. auch [Ker96]). Hilfstechniken sind Förder-, Mess- und Informationstechnik zu nennen. Die Differenzierung zwischen industrieller und handwerklicher Produktion tritt in den Hintergrund; die Abkehr von der kundenanonymen Massenfertigung hin zur Kundenauftragsfertigung führt dazu, dass die Charakteristika der handwerklichen Produktion als beispielhaft für die industrielle Produktion übernommen werden. 33 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung Planungsaufgabe und Verfahren Das Produktionssystem ist nach [Kurb93] in der „strategischen Produktionsplanung“ bzw. nach [Refa] in der „Fertigungsplanung“ bzw. nach [Sche94] in der „Arbeitsplanung“ festgelegt worden. „Planung“ ist dabei die gedankliche Vorwegnahme des zukünftigen Geschehens durch systematische Entscheidungsvorbereitung und Entscheidungsfindung [Hah96]. Da wir uns hier auf Produktionssysteme konzentrieren wollen, sei definiert: Definition Produktionsplanung Die Planung der Produktion umfasst alle einmalig zu treffenden Maßnahmen bezüglich der Gestaltung eines Produktionssystems und der darin stattfindenden Produktionsprozesse. Definition Produktionsplanungs-Aufgabe Eine Produktionsplanungs-Aufgabe ist die Aufgabe, für ein Produktionssystem vorausschauend Plandaten über die qualitative, quantitative und zeitliche Gestaltung und Zuordnung der Elemente dieses Produktionssystems, die in sich und mit den Ausgangsdaten konsistent sind, für einen definierten, zielgerichteten Produktionsprozess festzulegen. 34 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung Parametrisierungsaufgabe – Festlegung von Flüssen und Beständen Der Materialfluss wird nach VDI 3300 in vier Stufen eingeteilt. Kriterium zur Einteilung ist dabei der Bereich, in dem der Materialfluss betrachtet wird. Damit lässt sich jeder Materialfluss-Stufe eine Produktionsplanungsaufgabe zuordnen. Materialfluss 1. Stufe: Der Materialfluss 1. Stufe umfasst die Transporte zwischen einem Betrieb und seinen Lieferanten und Abnehmern. Mit dieser Stufe setzt sich die Standortplanung auseinander. Materialfluss 2. Stufe: Der Materialfluss 2. Stufe betrachtet die Bewegungen innerhalb des Betriebsgeländes zwischen verschiedenen Bereichen des Betriebes (z. B. Werkhallen, Funktionsbereiche). Ergebnis der korrespondierenden Produktions-Planungsaufgabe ist der Bebauungsplan. Materialfluss 3. Stufe: Der Materialfluss 3. Stufe umfasst die Bewegungen zwischen den Abteilungen eines Betriebsbereiches und innerhalb der Abteilungen zwischen den einzelnen Betriebsmitteln (Arbeitsplätze, Maschinengruppen, Lager usw.). Ziel der hier angesprochenen Untersuchungen ist ein optimaler Maschinenaufstellungsplan. Materialfluss 4. Stufe: Der Materialfluss 4. Stufe umfasst die Bewegungen des Materials am Arbeitsplatz selbst. Auf dieser Stufe werden vor allem Handhabungseinrichtungen zur Automatisierung des Materialflusses am Arbeitsplatz betrachtet. 35 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Einführung Parametrisierungsaufgabe – Festlegung von Flüssen und Beständen Fördern und Transportieren: Jede bewusste Ortsveränderung von Gütern oder Personen Transportieren: Das Bewegen in horizontaler Richtung über große Entfernungen Fördern: Das Bewegen in horizontaler und vertikaler Richtung über begrenzte Entfernungen. Damit bezieht sich das Fördern auf innerbetriebliche und das Transportieren auf zwischenbetriebliche Bewegungen. 36 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Digitale Fabrik - Layoutsimulation Simulation des geplanten Fabriklayouts Anordnung der Maschinen und Arbeitsplätze Transportwege zwischen den Arbeitsschritten Frühes Erkennen von Problemen im Layout-Design Vermeidung von hohen Kosten bei Umstrukturierungen 37 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Digitale Fabrik - Personalsimulation Personaleinsatzplanung Zusammen-/Gruppenarbeit Auch unter Berücksichtigung der Qualifikation der einzelnen Mitarbeiter Ergonomiesimulation Simulation von manuellen Arbeitsgängen Physische-/psychische Belastung Zugänglichkeitsprüfung 38 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Digitale Fabrik – Montagevisualisierung und -simulation Digitale Montageprozessplanung und Prozessüberprüfung 3D-Visualisierung und Simulation der Montagesequenz Frühzeitige Abstimmung von Produkt, Prozess und Ressource Planung der Produktmontagesequenz und optimalen Fügefolge Planung von Füge- und Entnahmewegen Überprüfung der Verbaubarkeit Schrittweise Animation der Prozessfolgen auf Basis des Prozessablaufplans zur Prozessverifikation statische und dynamische Kollisionskontrolle 3D-Visualisierung dient auch der Kommunikation und Schulung der Beteiligten 39 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

Digitale Fabrik - Maschinensimulation NC-Simulation Durchlauf des NC-Programms Test ob es zu Konflikten/Kollisionen zwischen Werkzeugen kommen kann Optimierung der Laufwege Roboter-Simulation Simulation der Bewegung des Roboterarms Verbesserung der Programmgenauigkeit Kollisionstest Planung von Roboterarbeitszellen 40 W2334-01: Methoden der Planung und Organisation