Gestaltung eines integrierten Produktionssystems für die Sortenfertigung unter Einsatz der Clusteranalyse PDF
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Forschung und Praxis . Band 71 Berichte aus dem Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart, und dem Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitiit Stuttgart Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. H. J. Warnecke Gerald Weber Gestaltung eines integrierten Produktionssystems fur die Sortenfertigung unter Einsatz der Clusteranalyse Mit 54 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo 1983 DipL-lng. Gerald Weber Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart Dr.-Ing. H. J. Warnecke o. Professor an der Universitat Stuttgart Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart 093 ISBN-13:978-3-540-12650-8 e-ISBN-13:978-3-642-82098-4 DO I: 10.1007/978-3-642-82098-4 Das Werk ist urheberrechtlich geschotzt. Die dadurch begrOndeten Rechte. insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks. der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ahnlichem Wege und der Speicherung in Daten verarbeitungsaFllagen bleiben. auch bei nur auszugsweiser Verwendung. vorbehalten. Die VergOtungsansprOche des § 54. Abs. 2 UrhG werden durch die "Verwertungsgesellschaft Wort", MOnchen, wahrgenommen. © Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1983. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sin~e der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als Irei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dOrften. Gesamtherstellung: Copydruck GmbH, Offsetdruckerei, IndustriestraBe 1-3. 7251 Heimsheim, Telelon 07033/3825-26 2362/3020-543210 Geleitwort des Herausgebers Die Entwicklungen in der Produktionstechnik in den letzten Jahrzehnten haben entscheidend zur positiven wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung in der Bundesrepublik Deutschland beigetragen. Die Produkti vitat konnte jedes Jahr urn durchschnittlich etwa 3,5 % gesteigert werden. Mechanisierung und Automatisie- rung wurden und werden stetig weiter vorangetrieben. Wahrend es sich bisher jedoch urn Verbesserungen an ein zelnen Maschinen und Anlagen sowie Verfahren handelte, werden heute aIle Unternehmensbereiche erfaBt, und man ist bemliht, das gesamte System Unternehmen bzw. Produk tionsbetrieb zu optimieren. Das klassische Bemlihen urn Optimierung des Einsatzes und Zusammenwirkens der Pro duktionsfaktoren Mensch, Maschine und Material muB heute erweitert werden, urn die Berlicksichtigung sozialer Belange,gesetzlicher Auflagen, Probleme der Energiever sorgung, schnellen Veranderungen an den Produkten und auf den Markten sowie Sicherung der Qualitat und der Lieferfahigkeit. Von wissenschaftlicher Seite wird und muB dieses Bemlihen unterstlitzt werden durch die Entwicklung von Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen Analyse und Ver besserung des Systems Produktionsbetrieb. Hier ist heute insbesondere auch der Fertigungsingenieur gefordert, nicht ~ur einzelne Maschinen und Verfahren zu beherrschen, sondern das gesamte komplexe System hinsichtlich der Ver knlipfung seiner Elemente durch zweckmaBigen Informations und MaterialfluB. Beispielhaft seien dazu nur hinsicht lich des Informationsflusses die heute gegebenen Moglich keiten der Datenerfassung und -verarbeitung in Ferti gungsplanung und -steuerung, an den einzelnen Produktionsanlagen sowie im Qualitatswesen·genannt. 1m MaterialfluB geht es urn richtige Auswahl und Ein satz von F5rdermitteln, F5rderhilfsmitteln sowie An ordnung und Ausstattung von Lagern. Der weiteren Auto matisierung in der Handhabung von Werkstucken und Werkzeugen sowie der Montage von Produkten wird in nachster Zukunft allergr5Bte Aufmerksarnkeit geschenkt werden. Leistungsfahige Sensoren werden die M5glich keiten dafur sehr stark vergr5Bern. Die beiden vom Herausgeber geleiteten Institute, das Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart sowie das Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart, arb~iten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den aufgezeigten Entwicklungen in der Pro duktionstechnik mit. Zur Umsetzung gewonnener Erkennt nisse wird die Schriftenreihe IPA Forschung und Praxis If If herausgegeben. Der vorliegende Band setzt diese Reihe fort, eine Ubersicht uber bisher erschienene Titel wird am SchluB dieses Bandes gegeben. Dem Verfasser sei fur die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer-Verlag fur die Aufnahme dieser Schriften reihe in seine Angebotspalette und der Druckerei fur saubere und zugige Ausfuhrung. M5ge das Buch von der Fachwelt gut aufgenornrnen werden. Hans-Jurgen Warnecke vorwort Die vorliegende Dissertation entstand w!hrend meiner T!tig keit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Insti tut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. H. J. Warnecke, dem Direktor des Instituts, bin ich fur seine wohlwollende Forderung der Ar 'beit zu besonderem Dank verpflichtet. Herrn Professor DTech. h. c. Dipl.-Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Ein herzlicher Dank geht ferner an Herrn Professor Dr.-Ing. habil H. J. Bullinger fur seine konstruktive Kritik. Bei allen Mitarbeitern des Instituts, die mir bei der Fertig stellung dieser Arbeit behilflich waren, bedanke ich mich recht herzlich. Dieser Dank gilt insbesondere Herrn Dr.-Ing. J. Warschat, Herrn Dr.-Ing. H.-J. Kolle und Dipl.-Wirtsch.-Ing. T. Kraus, die durch wertvolle Kritik und Anregung zu dieser Arbeit bei getragen haben. stuttgart, April 1983 Gerald Weber INHALTSVERZEICHNIS seite o ABKURZUNGEN UND FORMELGROSSEN 13 1 EINLEITUNG 20 2 AUFGABENSTELLUNG UND ABGRENZUNG DES UNTER 22 SUCHUNGSBEREICHES 2.1 Aufgabenste11ung und Vorgehensweise 22 2.2 Vorhandene Arbeiten zum Problemkreis 29 2.3 Zielsetzung 31 3 SYSTEMATIK ZUR ENTWICKLUNG VON GESTALTUNGS 32 REGELN FUR EIN INTEGRIERTES PRODUKTIONS SYSTEM 3.1 Vorgehensweise zur Systematisierung von 32 Zie1en und Funktionen des Produktions systems 3.2 Vorgaben der Unternehmensplanung an das 33 Produktionssystem 3.2.1 Vorgaben zur Erh6hung der Kapita1renta 33 bilitiit 3.2.2 Vorgaben zur Erh6hung der F1exibilitiit 35 3.3 Zielsystem der Produktion 39 3.3.1 Zie1system der Fertigung 39 3.3.2 Zielsystem der Lagerha1tung 43 3.4 Organisations- und Funktionsmode11e des 46 Produktionssystems 3.5 Zie1betrachtung alternativer Typen von 47 Organisations- und Funktionsmodellen 4 ENTWICKLUNG UND ERIVEITERUNG VON VERFAHREN 50 ZUR STRUKTURDIFFERENZIERUNG 4.1 Grundlagen der Strukturdifferenzierung 50 4.2 Auswahl und Entwick1ung von Verfahren zur 51 Strukturdifferenzierung - 10 - Seite 4.3 Strukturdifferenzierung mit Verfahren der 52 Clusteranalyse 5 ANWENDUNG DER STRUKTURDIFFERENZIERUNG ZUR 57 BILDUNG VON STRUKTURMODELLEN 5.1 Produktstrukturdifferenzierung 57 5.1.1 Aufgaben und Ziele der Produktstrukturdiffe 57 renzierung 5.1. 2 Vorgehensweise und Datenbasis 60 5.1. 3 Einsatz von Produktstrukturmodellen 63 5.2 Auftragsstrukturdifferenzierung 64 5.2.1 Aufgaben und Ziele der Auftragsdifferen 64 zierung 5.2.2 Vorgehensweise und Datenbasis 65 5.2.3 Einsatz von Auftragsstrukturmodellen 69 5.3 Fertigungsablaufdifferenzierung 69 5.3.1 Aufgaben und Ziele der Fertigungsablauf 69 differenzierung 5.3.2 Vorgehensweise und Datenbasis 70 5.3.3 Einsatz der Fertigungsablaufmodelle 74 5.4 Differenzierung von Kapazitatsbedarfs 75 profilen 5.4.1 Aufgaben und Ziele der Differenzierung von 75 Kapazitatsbedarfsprofilen 5.4.2 Vorgehensweise und Datenbasis 76 5.4.3 Einsatz von Modellen differenzierter Kapa 79 zitatsbedarfsprofile 5.5 Differenzierung von Montagezeit-Profilen 79 5.5.1 Aufgaben und Ziele der Differenzierung 79 von Montagezeit-Profilen 5.5.2 Vorgehensweise und Datenbasis 80 5.5.3 Einsatz von Modellen differenzierter 82 Montagezeit-Profile 5.6 Differenzierung von Rustzeit-Profilen 83 5.6.1 Aufgaben und Ziele der Differenzierung 83 von Rustzeit-Profilen - 11 - seite 5.6.2 Vorgehensweise und Datenbasis 83 5.6.3 Einsatz von Modellen differenzierter 85 Rustzeit-Profile 5.7 Allgemeine Ergebnisse der Strukturdiffe 85 renzierung 6 STRUKTURINTEGRATION 86 6.1 Aufgabe und Vorgehensweise der Struktur 86 integration 6.2 Bereitstellung von Gestaltungsregeln zu 88 Organisations- und Funktionsmodellen 6.3 Bereitstellung von Strukturmodellen fur 91 ausgew~hlte Subsysteme 6.3.1 Bildung von Auftragsstrukturmodellen durch 91 Anwendung der Auftragsstrukturdifferenzie rung 6.3.2 Bildung von Produktionszellen durch Anwen 95 dung der Fertigungsablaufdifferenzierung 6.4 Bereitstellung der Aufgaben-Grundstruktur 100 fur ein Produktionssystem der Sortenfer tigung 6.4.1 Aufgaben der Produktionsprogrammplanung 100 6.4.2 Aufgaben der Auftragsplanung 103 6.4.3 Aufgaben der Werkstattsteuerung 105 6.4.4 Funktionelle Verbindung von Aufgaben der 106 Werkstattsteuerung und Auftragsplanung 7 GESTALTUNG DER PRODUKTIONSPLANUNG UND 109 -STEUERUNG DURCH ENTWICKLUNG UND INTE GRATION VON METHODEN 7.1 Methoden zur Produktionsprogrammplanung 109 mit Dispositionsspielr~umen 7.1.1 Losungskonzepte fur die Prognoserechnung 109 zur Prim~rbedarfsermittlung 7.1. 2 Definition von Dispositionsspielr~uDen 111 im Rahmen der primarbedarfsermittlung - 12 - Seite 7.1. 3 Kapazitatsbelegungsrechnung im Rahmen 116 der Produktionsprogrammplanung 7.1. 4 Zeitlicher Ablauf der Produktionspro 11 9 grammplanung 7.2 Methoden zur Auftragsplanung 120 7.2.1 Brutto-Bedarfsrechnung mit Dispositions 120 spielraumen 7.2.2 Methoden zur Bestellrechnung unter Beruck 125 sichtigung von Auftragsstrukturmodellen 7.3 Methoden zur Werkstattsteuerung 131 7.3.1 Methoden zur Montagereihenfolgeplanung 131 7.3.2 Methoden zur Auftragsreihenfolge-, Auf 135 tragsvorratsplanung 7.3.3 Integration von Aufgaben der arbeits 137 systeminternen Fertigungssteuerung 7.4 Anvlendungsaspekt der Strukturintegration 139 8 ZUSAMMENFASSUNG 141 9 LITERATUR 144 10 AN HANG 155 10.1 Organisations-, Funktionsmodelle des 156 Produktionssystems 10.2 Beschreibung des Programms TEMAX zur 174 Produktstrukturdifferenzierung 10.3 Beschreibung des Programms CLUSTUS zur 178 Clusteranalyse
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