Ein simulationsgestütztes Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbestimmung von Fertigungsprozessen mit Stückgutcharakter PDF
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6O J B[} ] IT] [!J = Forschung und Praxis Band 238 Berichte aus dem Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart, Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart, Institut fUr Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und Institut fUr Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement, Universitat Stuttgart Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger Springer Berlin Heidelberg New York Barcelona Budapest Hongkong London Mailand Paris Santa Clara Singapllr Tokio Erhard Vollmer Ein simulationsgestlitztes Verfahren zur Wirtschaft lichkeitsbestimmung von Fertigungsprozessen mit Stlickgutcharakter Mit 10 Abbildungen und 22 Tabellen , Springer Dr.-Ing. Erhard Vollmer Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. h. H. J. Warnecke o. Professor an der Universitat Stuttgart Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Stuttgart Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. H.-J. Bullinger o. Professor an der Universitat Stuttgart Fraunhofer·lnstitut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO). Stuttgart 093 ISBN 978-3-540-62408-0 ISBN 978-3-642-47894-9 (eBook) 001 10.1007/978-3-642-47894-9 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschOtzt. Die dadurch begrOndeten Rechte. insbesondere die der Obersetzung. des Nachdrucks. des Vortrags. der Entnahme von Abbildungen und Tabellen. der Funksendung. der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen. bleiben. auch bei nur auszugsweiser Verwertung. vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheber rechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils gUltigen Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergOtungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. C Springer-Verlag. Berlin. Heidelberg 1996. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen. Handelsnamen. Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme. daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dOrften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekl auf Gesetze. Vorschriften oder Richtlinien (z. B. DIN. VOl. VDE) Bezug genom men oder aus ihnen zitiert worden sein. so kann der Verlag keine Gewahr fOr die Richtigkeit. Vollstandigkeit oder Aktualitat Obernehmen. Es empfiehlt sich. ge gebenenfalls fOr die eigenen Arbeiten die vollstandigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gOltigen Fassung hinzuzuziehen. Gesamtherstellung: Copydruck GmbH. Heimsheim SPIN 10565612 6213020-543210 Geleitwort der Herausgeber Ober den Erfolg und das Bestehen von Unternehmen in einer rnarktwirt schaftlichen Ordnung entscheidet letztendlich der Absatzrnarkt. Das bedeutet, rnoglichst friihzeitig absatzrnarktorientierte Anforderungen sowie deren Veranderungen zu erkennen und darauf zu reagieren. Neue Technologien und Werkstoffe errnoglichen neue Produkte und er offnen neue Markte. Die neuen Produktions- und Inforrnationstechnolo gien verwandeln signifikant und nachhaltig unsere industrielle Arbeitswelt. Polititsche und gesellschaftliche Veranderungen signalisieren und begleiten dabei einen Wertewandel, der auch in unseren Industriebetrieben deutlichen Niederschlag findet. Die Aufgaben des Produktionsrnanagernents sind vielfaltiger und an spruchsvoller geworden. Die Integration des europaischen Markts, die Globalisierung vieler Industrien, die zunehmende Innnovations geschwindigkeit, die Entwicklung zur Freizeitgesellschaft und die ilbergreifenden okologischen und sozialen Problerne, zu deren Losung die Wirtschaft ihren Beitrag leisten mug, erfordern von den Filhrungskraften erweiterte Perspektiven und Antworten, die ilber den Fokus traditionellen Produktionsmanagements deutlich hinausgehen. Neue Formen der Arbeitsorganisation im indirekten und direkten Bereich sind heute schon feste Bestandteile innovativer Unternehmen. Die Entkopplung der Arbeitszeit von der Betriebszeit, integrierte Planungsansatze sowie der Aufbau dezentraler Strukturen sind nur einige der Konzepte, die die aktuellen Entwicklungsrichtungen kenn zeichnen. Erfreulich ist der Trend, immer mehr den Menschen in den Mittelpunkt der Arbeitsgestaltung zu stellen - die traditionell eher technokratisch akzentuierten Ansatze weichen einer starkeren Human- und Organisationsorientierung. Qualifizierungsprogramme, Training und andere Formen der Mitarbeiterentwicklung gewinnen als Differen zierungsmerkmal und als zukunftsinvestition in Human Resources an strategischer Bedeutung. Von wissenschaftlicher Seite mug dieses Bemilhen durch die Ent- wicklung von Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen Ana lyse, Optimierung der Entscheidungsfindung und Verbesserung des Systems Produktionsbetrieb einschlieglich der erforderlichen Dienstleistungsfunktionen unterstutzt werden. Die Ingenieure sind hier gefordert, in enger Zusammenarbeit mit anderen Disziplinen, z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften und der Arbeits wissenschaft, Losungen zu erarbeiten, die den veranderten Randbe dingungen Rechnung tragen. Die von den Herausgebern geleiteten Institute, das Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universtat Stuttgart (IFF), Institut fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) , Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) , Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO) arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den oben aufgezeichneten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors und die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Ver gangenheit zu Forschungsergebnissen gefuhrt, die fur die Praxis von groiSem Wert waren. Zur Umsetzung gewonnener Erkenntnisse wird die Schriftenreihe "IPA-IAO-Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende Band setzt diese Reihe fort. Dem Verfasser sei fur die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer Verlag fur die Aufnahme der Schriftenreihe in seine Angebotspalette und der Druckerei fur saubere und zugige Ausfuhrung. Moge das Buch von der Fachwelt gut aufgenommen werden. H. J. warnecke H.-J. Bullinger VOrwort Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen schaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktions technik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Dem ehemaligen Direktor des Instituts fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und dem Prasidenten der Fraunhofer-Gesellschaft, Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. multo H. J. Warnecke, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Unterstut zung und stete Forderung der Arbeit. Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger danke ich fur das groge Interesse und die eingehende Durchsicht der Arbeit. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. H. Kuhnle und Herrn Dr.-Ing. M. Sc. B.-D. Becker danke ich fur die fachlichen Gesprache und Ratschlage. Augerdem mochte ich den Mitarbeitern des IPA danken, die mir bei der Umsetzung und Realisierung der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Konzepte behilflich waren. Meiner Frau Bernadette und meinen Kindern Moritz und Felix danke ich fur ihre Geduld. Stuttgart, Dezember 1995 Erhard Vollmer Inhaltsverzeichnis Seite o Abkiirzungsverzeichnis .......................................... 11 1 Einlei tung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14 2 Simulationsgestiitzte Verfahren zur Wirtschaftlichkeits- bestirnrnung von Fertigungsprozessen mit Stiickgutcharakter ....... 18 2.1 Wichtige Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbestirnrnung von Fertigungsprozessen ........................................ 20 2.2 Kriterien zur Bewertung von Verfahren zur Wirtschaftlich- keitsbestirnrnung von Fertigungsprozessen .................... 23 2.3 Betrachtung von leistungsbezogenen Verfahren zur Wirtschaft- lichkeitsbestirnrnung durch ereignisdiskrete Simulation ...... 26 2.4 Betrachtung von wertbezogenen Verfahren zur Wirtschaftlich- keitsbestirnrnung durch kalkulatorische Erfolgsrechnung ...... 29 2.5 Betrachtung von Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbestirnrnung durch simulationsgestiitzte Umsatzkostenrechnung ............ 38 3 Zielsetzung der Arbeit ......................................... 41 4 Aufbau eines Verfahrens zur leistungs- und wertbezogenen Wirt schaftlichkeitsbestirnrnung von Fertigungsprozessen durch Simulation ..................................................... 42 4.1 Vorgehensweise bei der simulationsgestiitzten Wirtschaft- lichkeitsbestimmung ........................................ 42 4.2 Beschreibungssprache zur gegenstandsorientierten Modellierung eines Fertigungsprozesses ..................... 43 4.2.1 Entwicklung bewertungsorientierter Aspekte der Beschreibungssprache ................................... 44 4.2.1.1 Leistungsbezogene Bewertungsaspekte ................ 44 4.2.1.2 Wertbezogene Bewertungsaspekte ..................... 45 4.2.2 Entwicklung funktionaler Aspekte der Beschreibungs- sprache ................................................ 47 4.2.3 Entwicklung struktureller Aspekte der Beschreibungs- sprache ................................................ 49 4.2.3.1 Entwicklung eines Systemmodells .................... 49 4.2.3.1.1 Systematik zur Zuordnung gegenstandlicher Elemente und ihrer Eigenschaften .............. 50 4.2.3.1.2 Systematik zur Zuordnung logischer Elemente und ihrer Eigenschaften ....................... 61 4.2.3.1.3 Systematik zur Zuordnung von Beziehungen und ihrer Art ..................................... 69 4.2.3.2 Entwicklung eines Umsatzkostenmodells .............. 70 4.2.4 Entwicklung hierarchischer Aspekte der Beschreibungs- sprache ................................................ 82 4.3 Ausfiihrung der Modelle ..................................... 85 4.3.1 Simulation ............................................. 85 4.3.1.1 Entwicklung von Ereignistypen ...................... 86 4.3.1.2 Initiierung der Ereignisse ......................... 86 4.3.1.3 Verwaltung von Ereignissen ......................... 87 4.3.2 Umsatzkostenrechnung ................................... 88 4.4 Ablauf der simulationsgestiitzten Wirtschaftlichkeits- bestimmung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88 5 Anwendungsbeispiel ............................................. 90 5. 1 Das Planungsproblem.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90 5.2 Beschreibung des System- und Umsatzkostenmodells ........... 91 5.3 Durchfiihrung der Simulation ................................ 95 5.4 Simulationsergebnisse ...................................... 97 6 Zusammenfassung und Ausblick ................................... 99 7 Literaturverzeichnis .......................................... 101 10 o Abkurzungsverzeichnis R Reelle Zahlen Kennzeichen fur Kosten bei Teilkostenrechnung IDo Naturliche Zahlen einschlieglich Null A Abbildung 'Ausschug' APL Abbildung 'Arbeitsplan' APR Abbildung 'Austrittspreis' APRi Austrittspreis des Stuckguts Pi (fur 1 Stuck) BFH Bundesfinanzhof 8M Menge der Betriebsmittel BM,BMj Betriebsmittel BRD Bundesrepublik Deutschland DB Gesamter Deckungsbeitrag DBz Deckungsbeitrag des Fertigungsauftrags FAz direct costing Flexible Grenzplankostenrechnung ~l Umrustkennzeichen E(x) Erlos als Funktion der Menge x EBM-Waren Eisen-, Blech-, Metallwaren EDV Elektronische Datenverarbeitung EIN Einstellautomat EPR Abbildung 'Eintrittspreis' EPRi Eintrittspreis des Stuckguts Pi (fur 1 Stuck) Ez Erlos des Fertigungsauftrags FAz FA Menge der Fertigungsauftrage FAP Abbildung der Fertigungsauftrage in die Menge der Stuckguter FAS Eertigungsguftrags2imulation FAz Fertigungsauftrag G, G(x) Gesamtgewinn GrS Groger Senat Gz Gewinn des Fertigungsauftrags FAz h Stunde I Indexmenge der Stuckguter JK Jahreskosten aller Transportmittel Jahreskosten des Betriebsmittels BMj J~ K Indexmenge der Rustzustande K(x) Kosten als Funktion der Menge x KBEARBz Bearbeitungskosten des Fertigungsauftrags FAz
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