Theoretische Grundlagen der bausteinbasierten, technischen Gestaltung wandlungsfähiger Fabrikstrukturen nach dem PLUG-+-PRODUCE-Prinzip:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Chemnitz
Techn. Univ. Chemnitz, Inst. für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme
2005
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| Schriftenreihe: | Wissenschaftliche Schriftenreihe des Institutes für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme
45 |
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Inhaltsverzeichnis Seite
1 Einleitung 1
1.1 Entwicklungsbedingungen für Produktionsunternehmen 1
1.2 Problem der zeitlichen Diskrepanz der Lebenszyklen in Fabriken 4
1.3 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 5
2 Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes 7
2.1 Systemtheoretische Grundlagen 7
2.1.1 Einführung in die Systemtheorie 7
2.1.2 Prinzipielle Klassifikation von Systemen 7
2.1.3 Die Fabrik als soziotechnisches System 9
2.2 Bestimmung der systemtheoretischen Basis 10
2.2.1 Systemansatz 10
2.2.2 Funktioneller Aspekt Das Systemverhalten einer Fabrik 10
2.2.2.1 System Umwelt Differenz 10
2.2.2.2 Funktion, Prozess und Systemverhalten 14
2.2.3 Struktureller Aspekt Der Systemaufbau einer Fabrik 15
2.2.3.1 Elemente, Beziehungen und Struktur 15
2.2.3.2 Zusammenhang zwischen zeitlicher und räumlicher Struktur 16
2.2.4 Einfluss des Komplexitätsphänomens auf die Fabriksystemgestaltung 19
2.2.4.1 Komplexitätsbegriff 19
2.2.4.2 Verhaltenskomplexität von Fabriksystemen 19
2.2.4.3 Aufbaukomplexität von Fabriksystemen 20
2.2.5 Hierarchischer Aspekt Die vertikale Struktur einer Fabrik 22
2.3 Ableitung des Bezugsrahmens für die Fabriksystemgestaltung 24
2.3.1 Soziotechnisches Systemmodell für Fabriken 24
2.3.2 Lebenszyklus von Fabriksystemen 26
2.3.3 Funktionsorientierte Beschreibung des Fabriksystemaufbaus 26
3 Wandlungsfähigkeit Flexibilität Systemeigenschaften einer Fabrik 31
3.1 Wandel und Wandlungsfähigkeit im Kontext der Fabrik 31
3.1.1 Allgemeine Charakteristik des Wandels 31
3.1.2 Wandlungsfähige Fabrikstrukturen 32
3.1.2.1 Wandlungsauslöser für Fabriken und ihre Ursachen 33
3.1.2.2 Zur Entstehung von Wandlungsbedarf in Fabriken 34
3.1.2.3 Charakteristik der theoretischen Wandlungsmöglichkeiten einer Fabrik 35
3.1.3 Stand der Wissenschaft und Technik 37
3.1.3.1 Bedarfsermittlung von Wandlungsfähigkeit 37
3.1.3.2 Gestaltung von Wandlungsfähigkeit 38
3.1.3.3 Handlungsbedarf und Schlussfolgerungen 40
III
Inhaltsverzeichnis _____ Seite
3.2 Flexibilität von Fabriksystemen 41
3.2.1 Begriffebestimmung 41
3.2.2 Flexibilitätsbedarf und Flexibilitätspotenzial 42
3.2.3 Arten der Flexibilität 42
3.2.4 Komponenten der Effektivität von Anpassungsprozessen 44
3.2.4.1 Wirkung sachliche Komponente der Effektivität 44
3.2.4.2 Anpassungsgeschwindigkeit zeitliche Komponente der Effektivität 45
3.2.5 Aufwand und Nutzen Effizienz von Anpassungsprozessen 47
4 Technische Gestaltung wandlungsfähiger Fabrikstrukturen 49
4.1 Veränderungen des Systemaufbaus von Fabriken 49
4.1.1 Prinzipielles Wirkschema für Anpassungsprozesse 49
4.1.2 Ganzheitliche Auswirkung von Anpassungsprozessen 51
4.2 PLUG+PRODUCE Grundprinzip
zur technischen Gestaltung wandlungsfähiger Fabrikstrukturen 52
4.2.1 Prinzipielle Gestaltungsanforderungen 52
4.2.1.1 Architektur modularer Fabriksysteme 54
4.2.1.2 Bausteincharakter technischer Ressourcen 55
4.2.2 Technischer Aufbau von PLUG+PRODUCE Fabriksystemen 58
4.2.2.1 Hierarchiekonzept 58
4.2.2.2 PLUG+PRODUCE Gestaltungsobjekte 59
4.2.2.3 Prinzipielle Arten von PLUG+PRODUCE Fabrikstrukturen 60
4.2.3 Praktischer Nutzen von PLUG+PRODUCE 61
4.2.3.1 Vor und Nachteile aus Sicht des Fabriknutzers 62
4.2.3.2 Vor und Nachteile aus Sicht des Fabrikausrüsters 64
4.3 Methodische Grundlagen zur Umsetzung von PLUG+PRODUCE 65
4.3.1 PLUG+PRODUCE Fabrikbaukästen 65
4.3.2 Methodenkonzept zur Gestaltung von PLUG+PRODUCE Fabriksystemen 68
5 Gestalterische Umsetzung des Bausteincharakters 70
5.1 Umsetzungsbefähiger des Bausteincharakters 70
5.1.1 Modularisierung 70
5.1.1.1 Grundlegendes Wesen der Modularisierung 70
5.1.1.2 Modularisierungskriterium Teilsystemkomplexität/Modulumfang 72
5.1.1.3 Modularisierungskriterium relative Unabhängigkeit/Autonomie 72
5.1.1.4 Möglichkeiten zur relativen Bewertung der Modularität 74
5.1.2 Standardisierung 75
5.1.2.1 Grundlegendes Wesen der Standardisierung 75
5.1.2.2 Ausgewählte Verfahren der Standardisierung 76
5.1.2.3 Duplikation, Typung, Unifizierung 76
5.1.2.4 Baukastensystem (Baukastenbauweise) 77
5.1.2.5 Baureihensystem (Baureihenbauweise) 79
IV
Inhaltsverzeichnis
Seite
5.2 Anforderungen an die Gestaltung von Fabrikbausteinen 82
5.2.1 Austauschbarkeit technischer Ressourcen 82
5.2.1.1 Einflussparameter Autarkie 83
5.2.1.2 Einflussparameter Kombinierbarkeit und Kompatibilität 89
5.2.1.3 Einflussparameter technische Schnittstellengestaltung 97
5.2.2 Mobilität technischer Ressourcen 107
5.2.2.1 Mobilität im Kontext der Fabrik und Fabrikplanung 107
5.2.2.2 Standortwechselpotenzial technischer Ressourcen 110
5.2.2.3 Infrastrukturelle Rahmenbedingungen 118
5.2.2.4 Quantitative Bewertung der Mobilität technischer Ressourcen 122
5.3 Umsetzung der Gestaltungsanforderungen
und ausgewählte praktische Anwendungsfälle 123
5.3.1 Fabrikkomponenten 124
5.3.1.1 Basisflexibilität von Fabrikkomponenten 125
5.3.1.2 Erweiterte Flexibilität von Fabrikkomponenten 127
5.3.2 Fabrikmodule 128
5.3.2.1 Basisflexibilität von Fabrikmodulen 129
5.3.2.2 Erweiterte Flexibilität von Fabrikmodulen 129
5.3.3 Fabriksysteme 129
5.3.3.1 Basisflexibilität von Fabriksystemen 130
5.3.3.2 Erweiterte Flexibilität von Fabriksystemen 130
5.3.4 Ausgewählte praktische Anwendungen von PLUG+PRODUCE 131
5.3.4.1 PLUG+PRODUCE Fertigungstechnik
der Werkzeugmaschinenfabrik VOGTLAND GmbH 131
5.3.4.2 PLUG+PRODUCE Montagetechnik
der USK Karl Utz Sondermaschinen GmbH 132
5.3.4.3 PLUG+PRODUCE Fabriksystem Fabrikstrukturtyp II
der Plasttechnik Engineering Greiz GmbH 134
6 Zusammenfassung und Ausblick 135
6.1 Zusammenfassung 135
6.2 Ausblick 137
Anlagenverzeichnis 139
Anlagen 140
Glossar 146
Abbildungsverzeichnis 152
Tabellenverzeichnis 155
Literaturverzeichnis 156
V
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