Methodik zur Gestaltung und Auftragseinplanung einer getakteten Fertigung im Werkzeugbau:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Apprimus-Verl.
2013
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Ergebnisse aus der Produktionstechnik
2013,17 |
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| Beschreibung: | IX, 296 S. graph. Darst. |
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| adam_text | Titel: Methodik zur Gestaltung und Auftragseinplanung einer getakteten Fertigung im Werkzeugbau
Autor: Ziskoven, Hagen
Jahr: 2013
I Inhaltsverzeichnis
I Inhaltsverzeichnis..........................................................................................................i
II Abbildungsverzeichnis..................................................................................................v
III Abkürzungs- und Formelverzeichnis....................................................................viii
1 Einleitung......................................................................................................................1
1.1 Ausgangssituation und Problemstellung..............................................................................1
1.2 Zielsetzung der Arbeit........................................................................................................3
1.3 Wissenschaftstheoretische Einordnung der Arbeit...............................................................3
1.4 Gliederung der Arbeit.........................................................................................................8
2 Grundlagen des Betrachtungs- und Gestaltungsbereichs.........................................11
2.1 Synchronisierung und Taktung..........................................................................................11
2.1.1 Historische Entwicklung............................................................................................11
2.1.1.1 Von der Industriellen Revolution zu Produktionssystemen......................................12
2.1.1.2 Lean Thinking........................................................................................................14
2.1.2 Synchronisierung.......................................................................................................18
2.1.2.1 Definition Synchronisierung...................................................................................20
2.1.2.2 Ansätze zur Implementierung.................................................................................22
2.1.3 Taktung.....................................................................................................................24
2.1.3.1 Definition von Taktung in der Serienfertigung........................................................25
2.1.3.2 Gestaltungsparameter der Taktung in der Serienfertigung.......................................29
2.2 Produktionsplanung und-Steuerung...................................................................................31
2.2.1 Polylemma der Produktion.........................................................................................32
2.2.2 Abgrenzung von Planung und Steuerung....................................................................34
2.2.3 Aachener PPS-Modell................................................................................................35
2.3 Werkzeugbau.....................................................................................................................37
2.3.1 Erzeugnisspektrum und Struktur der Branche.............................................................37
2.3.1.1 Erzeugnisspektrum und Leistungsangebot des Werkzeugbaus.................................37
2.3.1.2 Struktur der Werkzeugbaubranche..........................................................................39
2.3.1.3 Bedeutung des Werkzeugbaus für die produzierende Industrie................................42
2.3.2 Produktionsstrukturen und Auftragsabwicklung.........................................................44
2.3.2.1 Ablauforganisation und Auftragsabwicklung im Werkzeugbau...............................44
2.3.2.2 Traditionelle Produktionsstrukturen im Werkzeugbau.............................................48
2.3.2.3 Industrialisierung im Werkzeugbau........................................................................51
2.4 Herausforderungen und Handlungsbedarf aus der Praxis....................................................55
3 Analyse und Bewertung bestehender Methoden........................................................59
3.1 Anforderungen an eine Methodik zur Taktung und Auftragseinplanung.............................59
3.1.1 Branchenspezifische Anforderungen..........................................................................59
3.1.2 Allgemeine Anforderungen........................................................................................60
3.2 Bewertung von Konzepten zur Taktung im Werkzeugbau..................................................61
3.2.1 Taktungskonzept Produzieren im Takt.......................................................................61
3.2.2 Zweistufiges Taktphasenmodell nach GRUß...............................................................62
3.2.3 Zweistufiges Taktungsmodell nach ZWANZIG............................................................64
3.3 Bewertung von Methoden zur Auftragseinplanung einer Werkstattfertigung......................67
3.3.1 Belastungsorientierte Auftragsfreigabe.......................................................................67
3.3.2 Engpasssteuerung und Optimized Production Technology..........................................69
3.3.3 Constant Work in Process (CONWIP-Steuerung).......................................................70
3.3.4 Job Shop Scheduling..................................................................................................71
3.4 Bewertung von Methoden zur Auftragseinplanung einer Taktfertigung..............................74
3.4.1 Methoden zum Bandabgleich.....................................................................................75
3.4.2 Methoden zur Reihenfolgenplanung...........................................................................78
3.5 Bewertung von Methoden zum Rucksackproblem..............................................................79
3.6 Zwischenfazit....................................................................................................................81
3.6.1 Handlungsbedarf aus der Theorie...............................................................................81
3.6.2 Ableitung des Forschungsbedarfs...............................................................................83
4 Konzeption der Methodik...........................................................................................85
4.1 Ordnungsrahmen für die Methodik....................................................................................85
4.2 Gestaltung eines werkzeugbauspezifischen Taktungskonzepts...........................................89
4.3 Grobstruktur der Methodik................................................................................................92
4.4 Konzeptionierung der Methodenbausteine.........................................................................94
4.4.1 Konzeptionierung der Gestaltung der Taktfertigung...................................................95
4.4.2 Konzeptionierung der Einplanung der Fertigungsaufträge........................................101
4.5 Zwischenfazit..................................................................................................................106
5 Detaillierung der Methodik......................................................................................107
5.1 Detaillierung der Gestaltung der getakteten Fertigung......................................................107
5.1.1 Analyse des Prozessflussspektrums..........................................................................107
5.1.2 Festlegung der Ausprägungen der Gestaltungsparameter..........................................108
5.1.2.1 Gestaltungsparameter 1: Taktungspotenzial..........................................................109
5.1.2.2 Gestaltungsparameter 2: Taktlinienanzahl............................................................112
5.1.2.3 Gestaltungsparameter 3: Taktstationsgestaltung....................................................113
5.1.2.4 Gestaltungsparameter 4: Taktabfolge/ -struktur....................................................115
5.1.2.5 Gestaltungsparameter 5: Taktpalettenskalierung...................................................117
5.1.3 Bewertung der Unabhängigkeit der Gestaltungsparameter........................................119
5.2 Detaillierung der Auftragseinplanung der getakteten Fertigung........................................122
5.2.1 Aufbereitung der Auftrags-und Kapazitätsdaten......................................................122
5.2.1.1 Ein- und Ausgangsdaten der Auftragseinplanung..................................................122
5.2.1.2 Bestimmung der Kapazitätsgrenzen der Ressourcen.............................................123
5.2.1.3 Priorisierung der Aufträge und Taktpaletten.........................................................125
5.2.2 Grundlagen der Auftragseinplanung in die Taktfertigung.........................................127
5.2.2.1 Funktionsweise und Grundannahmen des Algorithmus.........................................127
5.2.2.2 Darstellungsprinzip und -elemente.......................................................................131
5.2.3 Stufe 1: Einplanung terminkritischer Aufträge in die Taktfertigung..........................133
5.2.3.1 Auswahl der Vorgehensweise zur Taktpalettenbefüllung......................................134
5.2.3.2 Befüllung von Taktpaletten mit gleicher Priorität..................................................140
5.2.3.3 Befüllung von Taktpaletten mit weiteren Prioritäten.............................................143
5.2.3.4 Umgang mit Kapazitätsüberlastungen...................................................................146
5.2.4 Stufe 2: Rüstorientierter Austausch von Werkzeugkomponenten..............................148
5.2.4.1 Zusammenfassung von Gleichteilen.....................................................................148
5.2.4.2 Zusammenfassung von gleichen und ähnlichen Rüstschlüsseln.............................153
5.2.5 Stufe 3: Auslastungserhöhung durch Auffüllen der Taktpaletten...............................165
5.2.5.1 Auffüllung mit Maximalkapazität und Rüstorientierung.......................................167
5.2.5.2 Auffüllung mit Maximalkapazität und Auslastungsorientierung............................172
5.2.5.3 Auffüllung mit Sollkapazität und Rüstorientierung...............................................173
5.2.5.4 Auffüllung mit Sollkapazität und Auslastungsorientierung...................................180
5.2.6 Auftragseinplanung in eine Taktfertigung mit erhöhter Komplexität.........................183
5.2.6.1 Wiederholter Algorithmusdurchlauf bei mehreren Taktlinien................................184
5.2.6.2 Algorithmuserweiterung bei überlangen Bearbeitungszeiten.................................185
5.2.6.3 Algorithmuserweiterung bei der Existenz von Untertaktstationen.........................187
5.2.7 Auftragseinplanung in die Werkstattfertigung..........................................................189
Fallbeispiele und kritische Reflexion........................................................................193
6.1 Fallbeispiel 1 - ZF Friedrichshafen AG...........................................................................193
6.1.1 Ausgangssituation im Werkzeugbau.........................................................................193
6.1.2 Gestaltung der getakteten Fertigung.........................................................................195
6.1.3 Auftragseinplanung der getakteten Fertigung............................................................200
6.1.4 Fazit........................................................................................................................201
6.2 Fallbeispiel 2 - Sona BLW Präzisionsschmiede GmbH....................................................201
6.2.1 Ausgangssituation im Werkzeugbau.........................................................................202
6.2.2 Gestaltung der getakteten Fertigung.........................................................................203
6.2.3 Auftragseinplanung der getakteten Fertigung...........................................................205
6.2.4 Fazit........................................................................................................................206
6.3 Fallbeispiel 3 - Hirschvogel Automotive Group...............................................................206
6.3.1 Ausgangssituation im Werkzeugbau.........................................................................206
6.3.2 Gestaltung der getakteten Fertigung.........................................................................207
6.3.3 Auftragseinplanung der getakteten Fertigung...........................................................210
6.3.4 Fazit........................................................................................................................211
6.4 Fallbeispiel 4 - Werkzeugbau GmbH...............................................................................212
6.4.1 Ausgangssituation der Algorithmusvalidierung........................................................212
6.4.2 Anwendung des entwickelten Algorithmus zur Auftragseinplanung.........................216
6.4.2.1 Stufe 1: Einplanung terminkritischer Aufträge in die Taktfertigung......................216
6.4.2.2 Stufe 2: Rüstorientierter Austausch von Werkzeugkomponenten..........................218
6.4.2.3 Stufe 3: Auslastungserhöhung durch Auffüllen der Taktpaletten...........................223
6.4.3 Fazit........................................................................................................................226
6.5 Kritische Reflexion..........................................................................................................227
7 Zusammenfassung und Ausblick..............................................................................231
8 Literaturverzeichnis..................................................................................................235
9 Anhang: Vollversion Algorithmus zur Auftragseinplanung...................................259
9.1 Stufe 1: Einplanung terminkritischer Aufträge in die Taktfertigung..................................259
9.2 Stufe 2: Rüstorientierter Austausch von Werkzeugkomponenten......................................265
9.2.1 Zusammenfassung von Gleichteilen.........................................................................265
9.2.2 Zusammenfassung gleicher und ähnlicher Rüstschlüssel..........................................266
9.3 Stufe 3: Auslastungserhöhung durch Auffüllen der Taktpaletten......................................275
9.3.1 Auffüllung mit Maximalkapazität und Rüstorientierung...........................................275
9.3.2 Auffüllung mit Maximalkapazität und Auslastungsorientierung...............................282
9.3.3 Auffüllung mit Sollkapazität und Rüstorientierung...................................................284
9.3.4 Auffüllung mit Sollkapazität und Auslastungsorientierung.......................................293
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