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Fabrikplanung (Prof. Schuh) Logistik II Vorlesung 7 © WZL / IPT Seite 0 Fabrikplanung - Vorlesung 7 - Logistik II Vorlesungsbetreuer: Dipl.-Ing. T. Höhne [email protected] WZL 53B R. 527 Tel.: 80-27391 V7 Seite I Lernziele der Vorlesung: • Überblick über Hilfsmittel und Vorgehensweisen zur Layoutplanung • Kennenlernen und Bestimmung der Verwendung von Anordnungsverfahren sowie der Clusteranalyse

FP-Vorlesung 7 SS2006 V2.13 Hoe - wzl.rwth-aachen.de · Fabrikplanung (Prof. Schuh) Logistik II Vorlesung 7 Inhaltsverzeichnis Vorlesung 7: Literaturverzeichnis der Vorlesung V7 Seite

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Fabrikplanung (Prof. Schuh)

Logistik II

Vorlesung 7

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Fabrikplanung- Vorlesung 7 -

Logistik II

Vorlesungsbetreuer:Dipl.-Ing. T. Hö[email protected] 53B R. 527Tel.: 80-27391

V7 Seite I

Lernziele der Vorlesung:

• Überblick über Hilfsmittel und Vorgehensweisen zur Layoutplanung

• Kennenlernen und Bestimmung der Verwendung von Anordnungsverfahren sowie derClusteranalyse

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Logistik II

Vorlesung 7

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Gliederung der Vorlesungsreihe Fabrikplanung

V = Vorlesung

Standortplanung I, II

V2 V3

V1: Einführung

V8: Summary

Betriebsmittel

Highlights

Anforderungen an die FabrikplanungEinordnung in die Unternehmensplanung

Beispiele

Prozesse

FabrikplanungsprozesseBranchenspezifika

Production Systems I, II

V4 V5

Logistik I, II

V6 V7

Case: Visteon (Serie)Case: EMAG (Einzel- und Kleinserie)

StandortwahlPlanung desWertschöpfungs-umfangs

TechnologieOrganisation in der Produktion

Beschaffungs-logistik

Materialfluss

Produktions-netze

Verteilung von Wertschöpfungs-umfängen

PersonalLean Production Distributions-logistik

Gebäude

StandorttypenMake or Buy Produktions-prinzipien

Produktions-logistik

Layoutkonzepte

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Logistik II

Vorlesung 7

Inhaltsverzeichnis Vorlesung 7:

Literaturverzeichnis der Vorlesung V7 Seite V

1. Strukturierung der Vorlesung Layoutplanung V7 Seite 1

2. Funktionsbestimmung V7 Seite 2Clusteranalyse V7 Seite 2Ideales Funktionsschema V7 Seite 3

3. Dimensionierung V7 Seite 4Flächenbedarfsermittlung auf Groblayoutebene V7 Seite 5

4. Strukturierung V7 Seite 8Anordnungsstruktur V7 Seite 9Materialflussanalyse V7 Seite 10Anordnungsoptimierung V7 Seite 12Ideales Blocklayout V7 Seite 17

5. Gestaltung V7 Seite 18Grundrissformen V7 Seite 19Konventionelle Fertigungsformen V7 Seite 22Integrierte Fertigungsformen V7 Seite 23

6. Detaillierung V7 Seite 24Anordnungsformen in der Montage V7 Seite 25Flächenbedarfsermittlung auf Detaillayoutebene V7 Seite 28

7. Übung Ü7 Seite 1

V7 Seite III

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Fabrikplanung (Prof. Schuh)

Logistik II

Vorlesung 7

Literaturverzeichnis Vorlesung 7:

Aggteleky, B.: Fabrikplanung. Band 2.München, Wien: Carl Hanser Verlag 1982.

Bremer, G.-J.: Die Layoutplanung in der Fabrikplanung.München: Florentz 1979.

Dolezalek, C. M.: Planung von Fabrikanlagen.Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1973..

Eversheim, W., Schuh, G.: Produktion und Management >Betriebshütte<. Teil 2.Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1996.

Gienke, H., Kämpf R., Kühnle, H.: Unterschiede in modernen Organisationskonzepten.In: ebz-Beratungszentrum: http://www.ebz-beratungszentrum.de/Verglpages/Vergl_1_0.html, 18.10.2002.

Grundig, C.-G.: Fabrikplanung. Planungssystematik, Methoden, Anwendungen.München, Wien: Carl Hanser Verlag 2000.

Haberfellner, R. et al.: Systems Engineering. Methoden und Praxis.Zürich: Verlag Industrielle Organisation 2002.

Kettner, H., Schmidt, J., Greim, H.-R.: Leitfaden der systematischen Fabrikplanung. München, Wien: Carl Hanser Verlag 1984.

Naber, H. Dilling, U.: Das flexible Fertigungssystem des iwb. In: Die Neue Fabrik. Denkmodelle und Pilotanlagen. Landsberg:

Verlag moderne Industrie 1991.

Nelson, A., Harvey, F.A.: Technologies for Training and Supporting your Agile Workforce.In: Creating Agile Organizations, Models, Metrics and Pilots. Proceedings 4th Agility Forum Annual Conference. Agility Forum, Bethlehem, P.A., 1995..

Schmigalla, H.: Fabrikplanung. Begriffe und Zusammenhänge.München, Wien: Carl Hanser 1995.

Warnecke, H.-J.: Der Produktionsbetrieb. Eine Industriebetriebslehre für Ingenieure.Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1984.

Westkämper, E.: Fabrikbetriebslehre I. Vorlesung 5. Produktionskonzepte I:Teilefertigung. 2001.

Wiendahl, H.-P.: Analyse und Neuordnung der Fabrik.Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1991.

Wiendahl, H.-P.: Betriebsorganisation für Ingenieure.München, Wien: Carl Hanser Verlag 1997.

Wirth, S.: Flexible Fertigungssysteme.Heidelberg: Hüthig Buch Verlag 1990.

V7 Seite IV

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Fabrikplanung (Prof. Schuh)

Logistik II

Vorlesung 7

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Strukturierung der Vorlesung Logistik II

10. Anordnungsformenin der Montage

Funktions-bestimmung

RealplanungIdealplanungGrobplanung Feinplanung

Dimen-sionierung Strukturierung Gestaltung Detaillierung

1. Clustereinheitenund Funktionsschema

2. Flächenbedarfs-ermittlung

3. Anordnungsstruktur 7. Grundrissformen

5. Anordnungs-optimierung

8. KonventionelleFertigungsformen

9. IntegrierteFertigungsformen

11. Flächenbedarfs-ermittlung auf Detail-

layoutebene

4. Materialflussanalyse

6. Ideales Blocklayout

Funktionsschema

BETRIEBSMITTEL?PERSONAL?

FLÄCHEN?INVESTITIONEN?

Dimensionierungs-größen Ideallayout Reallayout Ausführungsprojekt

Strukturierung der VorlesungIn diesem Bild sind die Kernfunktionen und Bearbeitungsinhalte der Planungsphasen Grob- und Feinplanung schematisiert und ablaufbezogen dargestellt. Erkennbar ist, dass die Lösungsentwicklung in aufeinander aufbauenden, präzisierenden Schritten erfolgt, dieser Ablauf damit den Planungsgrundsätzen “Grob zu Fein” bzw. gestufter Planung entspricht. Es wird deutlich, dass die Grobplanung die entscheidende Planungsphase zum Entwurf von Lösungsprinzipien und -varianten darstellt. Das heißt, sie deckt den eigentlichen Entwicklungsprozess ab, daher auch als Fabrikstrukturplanung bezeichnet. Damit wird der schöpferische Anteil gerade dieser Planungsphase am Gesamtprozess der Fabrikplanung deutlich mit entsprechenden Folgerungen auf den Personaleinsatz und das Projektmanagement. Die sich anschließende Planungsphase Feinplanung beinhaltet die detaillierte Feinplanung der zu realisierenden Vorzugs- bzw. Entscheidungsvariante bis zur Ausführungsreife (Ausführungsprojekt).

Quelle: in Anlehnung an Grundig

V7 Seite 1

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Fabrikplanung (Prof. Schuh)

Logistik II

Vorlesung 7

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1. Clusteranalyse

Darstellung im Dendrogramm

Prinzip der ClusterbildungAllg. Vorgehen Clusterverfahren

Mathematische Repräsentation der Daten

in Objektdatenmatrix

Aufbereitung, Verdichtung und Bereinigung der Daten

Bestimme Ähnlichkeiten (Distanzmaße) der Objekte

Wähle Grenzdistanz und beurteile die gefundene

Lösung

Lösung in Ordnung?

Nein

Fertig

Ja

x

x x

x

xx

x

x

x

x

xx

x

xx

xx x

Eigenschaft 1

Eig

ensc

haft

2

x

x x

x

xx

x

x

x

x

xx

x

xx

xx x

Eigenschaft 1

Eig

ensc

haft

2

Clusteranalyse

Das Auffinden von Ähnlichkeiten wird vor allem durch die Clusteranalyse unterstützt. Sie stellt eine Reihe von Verfahrensvarianten zur Verfügung, welche ihren Ursprung hauptsächlich in heuristischen, teilweise aber auch statistischen und entscheidungstheoretischen Überlegungen haben. Im Kern geht es darum, in einer komplexen Struktur Objekte mit ähnlichen Eigenschaften zu erkennen und diese in sog. Clustern (engl.: Haufen) zu bündeln. Bei einer entsprechenden Strukturierung können auf dieser Basis z. B. Synergieeffekte (bspw. Segmentierung der Produktion) angestrebt werden.

Voraussetzung ist, dass alle zu analysierenden Elemente durch numerisch formulierbare Merkmale charakterisiert werden können. Diese Zuordnung wird in der sog. Objektdatenmatrix zum Ausdruck gemacht. Die dort enthaltenen Daten werden im nächsten Schritt bereinigt, das heißt bspw., dass Ausreißer aufgedeckt und eliminiert oder normiert werden. Davon ausgehend werden die Cluster entweder auf der Basis eines Ähnlichkeitsmaßes (für Binärzahlen bspw. nach Tanimoto) oder eines Distanzmaßes (z. B. das euklidische Distanzmaß) gebildet.

Bei den sog. Unscharfen Clusterverfahren werden für die einzelnen Objekte Wahrscheinlichkeiten angegeben, mit denen sie zu bestimmten Clustern gehören, wobei sich die einzelnen Cluster auch überschneiden können. Dagegen ordnen disjunkte Verfahren jedes Objekt genau einer Klasse zu. Für produktionstechnische Anwendungen typisch sind vor allem hierarchische Verfahren. Als Ergebnis ergibt sich jeweils eine Hierarchie disjunkter Cluster, die oft in Form eines Dendrogramms dargestellt wird. Auf der senkrechten Achse sind die Distanzen der einzelnen Gruppen aufgetragen. Je nach Wahl der Grenzdistanz ergeben sich daraus unterschiedlich viele Cluster, die in der Folge problemspezifisch bewertet werden müssen.

V7 Seite 2

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Fabrikplanung (Prof. Schuh)

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1. Ideales FunktionsschemaIdeales Funktionsschema eines

Fertigungsbetriebes

Waren-eingangslager

Warenannahme,Eingangskontrolle

Stanzen, PressenLaser Sägen

Schweißen

Lackieren

Sandstrahlen

Vormontage,Bauteilmontage

Endmontage

Endkontrolle,Verpacken VersandFertigwarenlager

Verzinken

Unmaßstäbliche Verknüpfung der Funktionseinheiten

Funktionseinheiten unterscheiden sich je nach Planungsebene (Fabrik, Betriebsbereich, Produktionseinheit, Arbeitssystem)

In der Regel Abbildung von Hauptfunktionen

Erweiterbar auf Konzeption indirekter Bereiche (Auftragsabwicklung, Arbeitsvorbereitung)

Ziel und Hauptzweck

Zuordnung der Funktionseinheiten unter dem Aspekt minimaler Wege ohne Berück-sichtigung realer Randbedingungen

Eigenschaften

Ideales FunktionsschemaUnter Berücksichtigung der vorgegebenen technologischen Notwendigkeiten (Fertigungstechnische Anforderungen, Raumanforderung usw.) und des Produktstrukturplans erfolgt eine ablauf- und funktionsgerechte Zuordnung der Funktionseinheiten in einem idealen Funktionsschema [Ket84: 101]. Ein ideales Funktionsschema stellt die unmaßstäbliche Verknüpfung der auf der jeweiligen Planungsebene betrachteten Funktionen dar, für die Ressourcen (Personal, Betriebsmittel, Fläche) erforderlich sind. Je nach Planungsstufe und –tiefe, Größe und Organisationsform der zu planenden Struktureinheiten können so die erforderlichen Funktionen einer ganzen Fabrik, eines Betriebsbereichen, einer Produktionseinheit oder eines einzelnen Arbeitssystems abgebildet werden.Diese Darstellung beschränkt sich i. allg. auf die Hauptfunktionen des Produktionsbereichs, sie ist aber auch auf die Konzeption indirekter Struktureinheiten (z.B. Auftragsabwicklung oder der Arbeitsvorbereitung) übertragbar. Der Hauptzweck des idealen Funktionsschemas ist es, die Zuordnung der Funktoseinheiten im Produktionsprozess unter dem Gesichtspunkt kurzer Transportwege zu verdeutlichen, ohne Rücksicht auf reale Gegebenheiten und Randbedingungen nehmen zu müssen. Dadurch wird eine klare und übersichtliche Vorstellung über die betrieblichen Abläufe und die gegenseitigen Beziehungen der einzelnen Funktionseinheiten vermittelt.

Quelle: in Anlehnung an Kettner

V7 Seite 3

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Strukturierung der Vorlesung Layoutplanung

10. Anordnungsformenin der Montage

Funktions-bestimmung

RealplanungIdealplanungGrobplanung Feinplanung

Dimen-sionierung Strukturierung Gestaltung Detaillierung

1. Clustereinheitenund Funktionsschema

2. Flächenbedarfs-ermittlung

3. Anordnungsstruktur 7. Grundrissformen

5. Anordnungs-optimierung

8. KonventionelleFertigungsformen

9. IntegrierteFertigungsformen

11. Flächenbedarfs-ermittlung auf Detail-

layoutebene

4. Materialflussanalyse

6. Ideales Blocklayout

Funktionsschema

BETRIEBSMITTEL?PERSONAL?

FLÄCHEN?INVESTITIONEN?

Dimensionierungs-größen Ideallayout Reallayout Ausführungsprojekt

Strukturierung der VorlesungIn diesem Bild sind die Kernfunktionen und Bearbeitungsinhalte der Planungsphasen Grob- und Feinplanung schematisiert und ablaufbezogen dargestellt. Erkennbar ist, dass die Lösungsentwicklung in aufeinander aufbauenden, präzisierenden Schritten erfolgt, dieser Ablauf damit den Planungsgrundsätzen “Grob zu Fein” bzw. gestufter Planung entspricht. Es wird deutlich, dass die Grobplanung die entscheidende Planungsphase zum Entwurf von Lösungsprinzipien –und varianten darstellt. Das heißt, sie deckt den eigentlichen Entwicklungsprozess ab, daher auch als Fabrikstrukturplanung bezeichnet. Damit wird der schöpferische Anteil gerade dieser Planungsphase am Gesamtprozess der Fabrikplanung deutlich mit entsprechenden Folgerungen auf den Personaleinsatz und das Projektmanagement. Die sich anschließende Planungsphase Feinplanung beinhaltet die detaillierte Feinplanung der zu realisierenden Vorzugs- bzw. Entscheidungsvariante bis zur Ausführungsreife (Ausführungsprojekt).

Quelle: in Anlehnung an Grundig

V7 Seite 4

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Anwendung

Genauigkeit

Planungs-ergebnis

Planungs-größen

2. Flächenbedarfsermittlung: Methoden zur Flächenplanung

Handarbeitsfläche

Sozialfläche

Planungsfläche

Verwaltungsfläche

Nebenflächen

Personen-bezogene

Kennzahlen

Fertigungsfläche

Montagefläche

Lagerfläche

Verwaltungsfläche

Nebenflächen

Leistungs-bezogene

Kennzahlen

Flächen ent-sprechend den Einzelfunktionen des Produktions-ablaufs

Maschinen-grundfläche

Bedienungsfläche

Wartungsfläche

Lagerfläche

Transportfläche

Funktions-bezogene

Kennzahlen

Maschinen-bezogene

Kennzahlen

Grobplanung Feinplanung

mittelgering groß

V7 Seite 5

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2. Flächenbedarfsermittlung: Gliederung der FlächenanteileGrundfläche

- Maschinengrundfläche- Handarbeitsplatzgrundfläche

Nicht nuztbare Geschossfläche- Dachgeschoss- Stützen

Bruttogeschossfläche

Baulich bedingte Verkehrsfl.- Treppe- Aufzugsschacht

Nettogeschossfläche

Nebenflächen- Abstellraum- Heizwerk

Verwaltungsfläche- Konstruktion- Arbeitsvorbereitung- Rechnungswesen

Nutzfläche

Prod.-bed. = produktionsbedingt

Prod.-bed. Lager- & Transportfl.- Transportweg- Rohteil- und Fertigteillager

Prod.-bed. Verwaltungsfläche,Sozialfläche

- Meisterräume- Waschräume

Produktionsfläche

Transport- und Verkehrsfläche- Flächen für Transporteinrichtungen

- Verkehrswege

Zwischenlagerfläche- Werkstücklager,- Transportmittellager

Bereitstellungsfläche- Werkzeugschrank- Vorrichtungsablage

Zusatz- und Hilfsflächen- Maschinensteuerschrank- Hilfsaggregate

Fertigungs- & Montagefläche

Wartungsfläche- Flächen zumAbschmieren, Instandhalten

Bedienungsfläche- Flächen zum

Rüsten, Spannen

Arbeitsplatzfläche

V7 Seite 6

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2. Flächenbedarfsermittlung: Flächenabhängiger Kostenverlauf

Legende: KR = Raumkosten; KT = Transportkosten; KS = Kosten durch Betriebsstörung; KL = Lagerkosten

Gesamtkosten K

K = KR + KT + KS + KL

KL

KS

KT

KR

Kosten

Produktionsfläche

V7 Seite 7

RaumkostenDegressiver Verlauf der Kostenkurve aufgrund abnehmender qm-Preise bei größeren Flächen.TransportkostenTransportkosten sind zunächst fallend, da bei sehr kleiner Produktionsfläche erschwertes Handling der Teile auf engem Raum zeitaufwendig und kostenintensiv ist. Bei großen Produktionsflächen führen die langen Transportwege wiederum zu steigenden Transportaufwendungen.Kosten durch BetriebsstörungBei sehr kleiner Produktionsfläche sind Wartungs- und Instandhaltungsflächen sehr begrenzt ausgelegt und verteuern damit Reparaturen bei Betriebsstörungen. Ist die Produktionsfläche deutlich größer als das Optimum, steigen die Kosten an, da lange Wege und ein großer Verantwortungsbereich der Monteure zu langen Wartezeiten- und Ausfallzeiten führen.LagerkostenAufwendige Lagersysteme und hohe Initialkosten führen bei geringer Produktionsfläche zu hohen Lagerkosten. Bei großer Produktionsfläche können einfachere Lagersysteme benutzt werden und Anschaffungskosten werden aufgrund des Skaleneffektes relativ betrachtet günstiger.

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Strukturierung der Vorlesung Layoutplanung

10. Anordnungsformenin der Montage

Funktions-bestimmung

RealplanungIdealplanungGrobplanung Feinplanung

Dimen-sionierung Strukturierung Gestaltung Detaillierung

1. Clustereinheitenund Funktionsschema

2. Flächenbedarfs-ermittlung

3. Anordnungsstruktur 7. Grundrissformen

5. Anordnungs-optimierung

8. KonventionelleFertigungsformen

9. IntegrierteFertigungsformen

11. Flächenbedarfs-ermittlung auf Detail-

layoutebene

4. Materialflussanalyse

6. Ideales Blocklayout

Funktionsschema

BETRIEBSMITTEL?PERSONAL?

FLÄCHEN?INVESTITIONEN?

Dimensionierungs-größen Ideallayout Reallayout Ausführungsprojekt

Strukturierung der VorlesungIn diesem Bild sind die Kernfunktionen und Bearbeitungsinhalte der Planungsphasen Grob- und Feinplanung schematisiert und ablaufbezogen dargestellt. Erkennbar ist, dass die Lösungsentwicklung in aufeinander aufbauenden, präzisierenden Schritten erfolgt, dieser Ablauf damit den Planungsgrundsätzen “Grob zu Fein” bzw. gestufter Planung entspricht. Es wird deutlich, dass die Grobplanung die entscheidende Planungsphase zum Entwurf von Lösungsprinzipien –und varianten darstellt. Das heißt, sie deckt den eigentlichen Entwicklungsprozess ab, daher auch als Fabrikstrukturplanung bezeichnet. Damit wird der schöpferische Anteil gerade dieser Planungsphase am Gesamtprozess der Fabrikplanung deutlich mit entsprechenden Folgerungen auf den Personaleinsatz und das Projektmanagement. Die sich anschließende Planungsphase Feinplanung beinhaltet die detaillierte Feinplanung der zu realisierenden Vorzugs- bzw. Entscheidungsvariante bis zur Ausführungsreife (Ausführungsprojekt).

Quelle: in Anlehnung an Grundig

V7 Seite 8

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3. Bestimmung der Anordnungsstruktur

Produkt A

Produkt

BProdukt C

Baugruppenmontage

A B C D E

Endmontage

Baueinheiten

Versand

Lager

Hydrau-liker

Mecha-niker

Elek-triker

Blech-schlosser

Mechaniker

Produktorientiert

Montage-vorrich-tungen

Prüf-stand

Lackie-rerei

Kran

Materialflussorientiert

Personalqualifikations-orientiert

Fertigungsform-orientiert

Betriebsmittel-orientiert

Produktstruktur-orientiert

Produktorientierung. Bei der produktorientierten Strukturbildung erfolgt eine Trennung in Produktgruppen, die in ihrer Funktion, Bauart und Marktausrichtung prinzipiell unterschiedlich sind und dadurch unabhängige Einheiten ergeben. Anhand des prognostizierten Produktionsvolumens muss entschieden werden, ob sich der Aufbau von eigenständigen Einheiten unter Auslastungsgesichtspunkten lohnt. Die Produktorientierung stellt in gewisser Weise ein übergeordnetes Konzept dar, da jede produktorientierte Einheit die gesamte Wertschöpfungskette der nachfolgenden Strukturierungsebenen beinhaltet, wodurch innerhalb eines Produkts eine weitere Aufteilung unter weiteren Strukturierungsprinzipien nötig wird. Beispiel: Eine Firma stellt Schraubzwingen, Möbelrollen und Mülleimer her und produziert diese jeweils in einem separaten Gebäude.Materialflussorientierung.Dieses Strukturierungsprinzip weist eine produktbezogene Gliederung mit einer Hauptmaterialflussrichtung auf und ist für unterschiedliche Produktgruppen mit ähnlichen technologischen und ablaufbedingten Anforderungen geeignet. Diese Einteilung bietet die Möglichkeit, die Struktureinheiten entsprechend den bestehenden Materialversorgungs- und -entsorgungsbedingungen, den vor- und nachgelagerten Einheiten sowie dem Transportsystem anzupassen. Diese Einheiten werden im Layout entsprechend dem Materialflussaufkommen und der Richtung des Materialflusses angeordnet. Beispiel: In der Walzstraße eines Stahlwerks werden in hintereinander geschalteten Anlagen 10 mm, 5 mm und 2 mm Bleche hergestellt. Personal- / Tätigkeitsorientierung.Bei dieser Form der Aufteilung werden die Einheiten nach der benötigten Personalqualifikation oder den durchzuführenden Tätigkeiten gebildet. Die qualifikationsbezogene Einteilung der Einheiten richtet sich in erster Linie nach der Personalart und nach der Erfordernis eigenständiger Kompetenzbereiche. Neben der reinen Arbeitsaufgabe stehen hier aber auch Personalfragen wie Entlohnungssysteme, Arbeitszeitmodelle und das Selbstverständnis der Mitarbeiter im Vordergrund. In einem Kalibrierlabor werden Know-how und Prüftechnologie konzentriert, um zentral Kalibriertätigkeiten durchzuführen. Fertigungsformorientierung. Treten innerhalb einer Produktgruppe Varianten mit hohen Stückzahlen und solche mit relativ geringen Stückzahlen auf, kann innerhalb einer produktorientierten Einheit entlang der Logistikkette eine Trennung in fertigungsformorientierte Bereiche erfolgen. Es entstehen parallele Einheiten, die wiederum die gesamte Wertschöpfungskette des entsprechenden Bereichs beinhalten. Beispiel: Produktvarianten mit hohen Stückzahlen (sog. Renner) werden auf einer automatisierten Linie in Serie gefertigt. Varianten mit mittleren Stückzahlen (sog. Läufer) werden auf flexiblen, verketteten Einrichtungen produziert. Sondervarianten (sog. Exoten) werden in Werkstattfertigung hergestellt. Betriebsmittelorientierung. Ausschlaggebend für eine Einteilung in betriebsmittelorientierte Einheiten können der Einsatz von Spezialmaschinen, die Trennung aufgrund vonunterschiedlichen Umweltanforderungen sowie Arbeitsschutzvorschriften sein. Eine zentrale Rolle können die Verfügbarkeit von Energieanschlüssen sowie die Be- und Entlüftungseinrichtungen bei der Verarbeitung von gefährlichen Gütern spielen. Zudem kann der Traglast- und Einsatzbereich der Hallenkrane ein wesentliches Kriterium darstellen. Dieser Typ der Bereichseinteilung erfordert jedoch einen erhöhten Synchronisationsaufwand der Struktureinheiten. Beispiel: Betriebsmittel für Präzisionsbearbeitung werden zusammen in einem klimatisierten, schwingungsisolierten Raum aufgestellt, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Produktstrukturorientierung.Durch die Gliederung in Einheiten entsprechend den Integrationsebenen eines Produkts (Vor- bzw. Baugruppenmontage, Endmontage usw.) ergeben sich produktstrukturorientierte Einheiten, die über ihre Ecktermine miteinander verknüpft sind. Beispiel: Ein Automobilhersteller montiert in einer Vormontagezone Autotüren und stellt diese zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort des Endmontagebandes bereit.

In der Praxis besteht selten die Möglichkeit, sich auf ein einziges Prinzip festzulegen. Die Schwierigkeit für die reine Anwendung eines Prinzips liegt, insbesondere in der Einzel- und Kleinserienfertigung, häufig darin, dass die Kapazitäten und die Stückzahlen nicht ausreichen, um z.B. produkttyp- bzw. variantenspezifische Einheiten zu schaffen.Praxistaugliche Lösungen für die Abgrenzung von Struktureinheiten stellen meist Mischformen dar, die durch die Überlagerung verschiedener Strukturierungsprinzipien entstehen.

V7 Seite 9

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4. Materialflussanalyse: Visualisierung der Materialflüsse

Mengen-Wege-BildSankey-Diagramm

Waren-eingangslager

Warenannahme,Eingangskontrolle

Stanzen, PressenLaser Sägen

Schweißen

Lackieren

Sandstrahlen

Vormontage,Bauteilmontage

Endmontage

Endkontrolle,Verpacken VersandFertigwarenlager

Verzinken

600

300

100100

20

100

300

507 100

800

8 20

500900

50

40

5

5

20800

800

5

700

Stck. pro Tag

100

270270

270

270270

270

264

261

263262

265

250

BereitstellungsflächeSchw

eißerei

Werk I W

A

Werk I W

A

Sperrfläche

Gabelstapler

Ladestation

Hübner

Leiter Logistik

Büro WE

WE W

erk III

Mess-

raum Straße

WE- Fläche "103"

Waage

FEWA

LAGER

KAR

DER

Liegefläche

Kopfbettenm

ontage

Putzarbeitsplätze

275

PufferAusgang

Eingang

275275

250

295

280

280Verpackung

PC

276

276 Heizung

230

270

"Bock"

219

219223202220

220

220

223221

250

203

231

233

219

Puffer Ausgang 222

für Nacharbeit

236

222Eingang

Puffer Ausgang 236

205

201201Richten +

... Eingang

205 206206

222

i.O.

Puffer SchichtgutLiegefläche

Eingangs-puffer

Neut ro l i sa t ion Pu lvera n lage

Han dsc hw eißlehren

Schweißerei

EingangspufferSandfunker

215216

215216

Ausgangs-puffer

Eingang

250

Gehä nge

200

270270

270270270

Nach-

arbeits-platz

SperrflächeEndkontrolle

Prüfautomat

BereitstellungEingangspuffer 270

Pausenraum"M

osché"

240

240

? 240

reinerLötplatz

WIG

WIG

Regal Lehren Handschweißen

201Puffer

Puffer

Absaugung

241

201

Absaugung Handschleifplätze

201

Puffer Ausgang

237

237

EingangsPuffer

236

210

236

Rohrricht-anlage

Fertigwarenlager

Waren-eingangslager

SägenStanzen, Pressen

Verz

inke

n

Lack

iere

n

Endmontage

Schw

eiße

nVo

rmon

tage

,B

aute

ilmon

tage

Lase

r

100

7

8

20

700

500

50

900

50

800

Sand

stra

hlen

800

300

800

300

600

5

5

20

40

100

EndkontrolleVerpackung

100

100100

5100

Materialflussanalyse: Visualisierung der MaterialflüsseBei der Materialfußuntersuchung wird auf der Basis des Mengengerüsts das Materialflussaufkommen bestimmt. Dabei werden folgende Daten ermittelt:- die Art und Ausdehnung, evtl. auch das Gewicht der zu transportierenden Objekte sowie- die Mengen, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums an einen bestimmten Ort bewegt werden müssen

Für die Vernetzung sind diese Daten durch eine Materialflussaufnahme zu erheben. Dabei werden die Materialflussbeziehungen eines repräsentativen Produktspektrums innerhalb eines repräsentativen Zeitraums analysiert, um daraus den physischen Materialfluss abzuleiten. Zur Ermittlung repräsentativer Produkte gibt es drei Methoden:- Betrachtung von Zufallsteilen (nur sinnvoll bei sehr großer Artikelmenge),-Vertreter von Teilefamilien mit Zuordnung zu den Umsatzzahlen (nur mögliche, wenn Teilefamilien identifiziert werden können),-ABC-Analyse (zuverlässigste Methode)

Zur Wahl eines repräsentativen Zeitraums sind ungeeignet:- Perioden saisonaler Höchst- und Tiefstwerte des Umsatzes oder der Produktionsbelastung,- Perioden mit starker Verschiebung des Produktionsprogramms (Modeartikel, Weihnachtsortimente, usw.).

Das Sankey-Diagramm ist wegen seiner einfachen und übersichtlichen Darstellung die geeignetste Form zu Visualisierung der Materialflussbeziehungen. Es berücksichtigt lediglich die Reihenfolge der Logistik-Einheiten aber nicht deren tatsächliche räumliche Anordnung. Es gibt einen ganzheitlichen Überblick über die komplexen Materialflussbeziehungen im Produktionsablauf, bildet die Hauptmaterialflussströme ab und zeigt die Materialflussstärken durch die breite der Verbindungslinien an. Die Materialflussuntersuchung stellte eine wichtige Informationsbasis für folgende Planungsaufgaben dar:- Dimensionierung der Struktureinheiten-Anordnung der Struktureinheiten unter dem Gesichtspunkt der Materialflussoptimierung-Festlegung von Kommissionierfunktionen-Festlegung der Lager- und BereitstellorganisationDer Nachteil des Sankey-Diagramms, nämlich keine räumliche Anordnung wiedergeben zu können und keine Entfernung darstellen zu können, wird durch das Mengen-Wege-Bild behoben. das Mengen-Wege-Bild lässt eine qualitative Beurteilung der räumlichen Zuordnung zu. Bei zahlreichen und zudem sich kreuzenden Materialströmen wird diese Darstellung jedoch rasch unübersichtlich.

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4. Materialflussanalyse: Materialflussmatrix/ Transportmatrix

Matrizendarstellung sinnvoll, wenn Stationenzahl > 10

Spalte SendestellenZeile Empfangsstellen

Matrix kann verschiedene Maßzahlen enthalten (Gewicht, Volumen, Anzahl der Teile, etc.)

Starke Transport-beziehungen können grafisch hervorgehoben werden

XFertigwaren-lager

100

100

140

X

100

40

800

X

800

510

5

X

500

5

405

X

100

300

5

100Endmontage

100Endkontrolle

8201021502080Summe

800X50Sandstrahlen

80020Lackieren

100Vormontage

50XVerzinken

81080010XSchweißen

900900XStanzen,

Pressen

700700XLaser

528500208XSägen

Nach

Von

Säge

n

Lase

r

Stan

zen,

Pr

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Schw

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ger

Sum

me

Rückführungen im Materialfluss

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5. Anordnungsoptimierung: Übersicht der VerfahrenOptimale Zuordnung von Betriebseinheiten

Mathematische Zuordnungsverfahren Graphische Zuordnungsverfahren

Analytische Verfahren Heuristische Verfahren

ALDEP

CORELAP

Verfahren von Whitehead/ Elders

Verfahren von Hafez u.a

HEROS

Layout (II)

MODULAP

Verfahren von Martin

Ungleiche Flächen

Vertauschungsverfahren Kombinierte Verfahren Aufbauverfahren

CRAFT

Verfahren von Hillier/ Connors

Verfahren von Müller

PREP

Ungleiche FlächenDreieck-Verfahren

Viereck-Verfahren

Verfahren von Hillier

Umlaufverfahren von Kiehne

Kreisverfahren

SAT

Modifiziertes Dreieckverfahren von Schnabel

Gleiche FlächenVerschiebungs-Verfahren

LAY

Verfahren von Ahrens

RUGR-Verfahren

SPV-Methode von Zorn

Verfahren von Kiehne

Gleiche FlächenMethoden der Linearen Programmierung

Enumerations-verfahren

Branch-and-Bound-Methode

Methode der quadr. Progr.

Dynamische Programmierung

Analytische V.

KONUVER

SAT-LAY.PLAN

Mabetra

Kombinationen

Probierverfahren

Sankey-Diagramm

Kreisverfahren

Betriebsmittel/ -bereichsanordnung

Zur Lösung des Problems einer optimalen Betriebsmittelanordnung wurden zahlreiche manuelle und rechnergestützte Verfahren entwickelt, deren gemeinsames Zielkriterium in der Minimierung des Transportaufwandes liegt. Von den vier bestimmenden Komponenten des Fertigungsflusses (Material, Personal, Information, Energie) wird also der Materialfluss bei den meisten Verfahren als Optimierungskriterium ausgewählt. Die Berechtigung dieser Vereinfachung ist aus der Bedeutung des Materialflusses als wesentlicher Kostenfaktor und Schwerpunkt innerbetrieblicher Rationalisierungsmaßnahmen abzuleiten.

Die Zuordnung von Abteilungen oder Maschinen erfolgt auch heute noch weitgehend durch Probieren oder empirisches Vorgehen. Als Grundlage dienen Arbeitsablaufschemata, Transportmatrizen oder Transportdiagramme wie z.B. das Sankey-Diagramm.

Als Probierverfahren kann man die zeichnerische Erstellung von Zuordnungsalternativen bezeichnen, die mit betrieblicher sowie planerischer Erfahrung erarbeitet werden.

Bei den analytischen Verfahren kann die optimale Lösung für ein vorgegebenes Zielkriterium durch exakte Berechnung ermittelt werden. Der Rechenaufwand wird jedoch schon bei einer relativ geringen Anzahl anzuordnender Objekte sehr hoch, so dass diese Verfahren für die Fabrikplanung praktisch kaum eingesetzt werden.

Bei heuristischen Verfahren wird der Nachteil des großen Rechenaufwandes durch einfache Rechenvorschriften (Algorithmen) vermieden. Damit lässt sich zwar nicht immer ein Optimum, jedoch mit vertretbarem Aufwand eine relativ gute Lösung erreichen.

Weiterhin wird zwischen Verfahren unterschieden, die lediglich die Anordnung gleich großer Flächen erlauben und solchen, die unterschiedliche Flächengrößen berücksichtigen können.

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5. Anordnungsoptimierung: Graphische Zuordnungsverfahren

IST-Zustand

H E

A D

G F

B C

SOLL-Zustand

C H

A E

G B

D FAnordnung der Abteilungen/ Ressourcen auf Kreis

Darstellung der Beziehungen durch Verbindungslinien

Dicken der Linien entsprechen Wichtigkeit (bspw. Menge)

Umgruppieren durch Probieren bis wichtige Verbindungen nicht mehr durch Kreis laufen und dicht zusammen liegen

Vorgehen

Graphischen Verfahren liegt keine systematische Vorgehensweise zugrunde; Annäherung an Optimallösung erfolgt durch Probieren und beruht auf Erfahrung.

Kreisverfahren nach Schwerdtfeger

Graphische Zuordnungsverfahren

Als Vorstufe für eine mathematisch orientierte Anordnungsoptimierung kann die Zuordnung nach dem Kreisverfahren von SCHWERDTFEGER bezeichnet werden. Bei diesem Verfahren werden die Abteilungen oder Betriebsmittel auf einem Kreis bzw. den Eckpunkten eines Vielecks angeordnet und die Beziehungen zwischen ihnen durch Pfeile oder Verbindungslinien dargestellt. Durch Umgruppierungen wird versucht eine Anordnung zu erreichen, bei der die Einheiten mit den intensivsten Transportbeziehungen möglichst dicht beieinander liegen und die mengenmäßig wichtigen Beziehungen nicht quer durch den Kreis verlaufen, sondern linienförmig auf dem Kreisumfang angeordnet sind. Das Verfahren lässt damit auch erste Rückschlüsse auf die Möglichkeit einer Linienauslegung der Fertigung zu.

Allen graphischen bzw. konventionellen Verfahren ist gemeinsam, dass ihnen keine systematische Vorgehensweise zugrunde liegt und eine Annäherung an die Optimallösung nur durch Probieren bzw. mit Hilfe eines auf Erfahrung beruhenden Vorgehens erfolgen kann.

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5. Anordnungsoptimierung: AufbauverfahrenBeispiel: Modifiziertes DreiecksverfahrenAllg. Vorgehen Aufbauverfahren

Eingabedaten einlesen: Transportbeziehungen

Suche BM mit größtem Gesamtkontakt zu allen

anderen BM

Ordne dieses BM im Zentrum an

Bestimme alle Nachbarfelder

Suche BM, das zu den bereits angeordneten

den größten Kontakt hat

Ordne dieses BM dem günstigsten aller Nachbarfelder zu

Weitere BM vorhanden?

Fertig

JaNein

2 5 4

7 1 39

10 8

6

2 5 4

2 51. Schritt

2. Schritt

9. Schritt

Geeignet für manuelle Berechnungen

Unterschiede in Vorschriften zur Auswahl der Anordnungsreihenfolge und Art der Anordnung sowie berücksichtigte Einflussgrößen (Flächenform und -größe, Gebäudegrundriss, Sperrflächen)

Merkmale der Aufbauverfahren

Aufbauverfahren

Bei den Aufbauverfahren - häufig auch als konstruktive Verfahren bezeichnet - wird im ersten Schritt das Objekt bzw. Objektpaar mit der größten Transportintensität auf einen vorher definierten Platz (z.B. in einem Dreieck- oder Viereckraster) angeordnet.

In den folgenden Schritten werden dann jeweils die Betriebseinheiten ausgewählt und angeordnet, die zu den bereits platzierten Objekten die größte Transportintensität aufweisen. Das jeweils ausgewählte Objekt "umkreist" den bereits angeordneten Kern, bis der Anordnungspunkt mit dem günstigsten Zielwert gefunden ist.

Fast alle Aufbauverfahren basieren auf dem von BLOCH 1950 vorgestellten und von SCHMIGALLA weiterentwickelten Dreiecksverfahren. Da dieses Verfahren sich bei einer überschaubaren Anzahl von Anordnungsobjekten (max. 50) gut für die manuelle Berechnung eignet, wird es in der Praxis häufiger angewendet.

Die verschiedenen Aufbauverfahren unterscheiden sich in den Vorschriften für die Auswahl der Anordnungsreihenfolge und für die Art der Anordnung sowie in den berücksichtigten Einflussgrößen bzw. Randbedingungen. Hier sind neben der Flächenform und -größe besonders ein vorgegebener Gebäudegrundriss und freizuhaltende Sperrflächen zu nennen.

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5. Anordnungsoptimierung: VertauschungsverfahrenBeispiel: Ergebnis CRAFT-VerfahrenAllg. Vorgehen Vertauschungsverfahren

Ausgangslösung erforderlich

Unterschiede in Vorschriften, nach denen die zu vertauschenden Objekte ausgewählt werden

Schwierigkeiten bei Vertauschungen ungleich großer Flächen

Merkmale der Vertauschungsverfahren

Eingabedaten einlesen: Transportbeziehungen, Ausgangsanordnungen,

Anzahl der Vertauschungen

Vorgesehene # Vertauschungen

durchgeführt?

FertigJa

Führe zulässige stochastische

Vertauschung durch

Berechne Zielwert für die geänderte Anordnung

Neuer Zielwert besser?

Behalte Anordnung

bei

Mache Vertauschung

rückgängig

Ja Nein

Nein

Typisch beim CRAFT-Verfahren: unregelmäßige Form der Flächen

Vertauschungsverfahren

Bei den Vertauschungsverfahren wird eine vorhandene oder nach einfachen Gesichtspunkten manuell erstellte Anordnung der Betriebseinheiten als Ausgangslösung vorgegeben. Durch schrittweises Vertauschen einzelner Betriebseinheiten wird dann versucht, den Zielwert der Anordnung zu verbessern. Wenn keine weitere Verminderung des Zielwertes mehr erreicht wird bzw. eine vorgegebene maximale Anzahl von Vertauschungen durchgeführt worden ist, bricht das Verfahren ab. Der erreichbare Endzielwert hängt wesentlich von der Güte der Ausgangsanordnung ab.

Die Vertauschungsverfahren unterscheiden sich in ihrer Vorschrift, nach der die zu vertauschenden Objekte ausgewählt werden. Da die Vertauschung von Betriebseinheiten mit ungleich größeren Grundflächen mit Schwierigkeiten verbunden ist, bieten nur wenige Verfahren entsprechende Lösungsmöglichkeiten an. Die meisten Vertauschungsverfahren arbeiten mit Einheitsflächen und vorgegebenen Standorten in einem Dreieck- oder Viereckrasternetz.

Einer der ersten und auch bekanntesten Vertreter der Vertauschungsverfahren ist das CRAFT-Verfahren (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique), das neben der Flächengröße auch den Umriss des Anfangslayouts und Fixpunkte berücksichtigt. Charakteristisch für dem CRAFT-Verfahren ähnliche Vertauschungsverfahren ist die unregelmäßige Form einiger Flächen, die eine nachträgliche Anpassung erforderlich macht (Idealplanung -> Realplanung).

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5. Anordnungsoptimierung: Kombinierte VerfahrenBeispiel nach Vertauschungs-SchrittBeispiel nach Konstruktions-Schritt

Nutzen Vorzüge von Aufbau- und Vertauschungsverfahren

Zunächst wird Ausgangslösung mittels Aufbauverfahren erzeugt

Im nächsten Schritt wird diese Lösung durch ein Vertauschungsverfahren optimiert

Merkmale der Vertauschungsverfahren

Kombinierte VerfahrenDie Kombinationsverfahren versuchen, die spezifischen Vorzüge von Aufbau- und Vertauschungsverfahren zu vereinen und ihre Nachteile zu eliminieren. So wird bei diesen Verfahren das Anfangslayout nicht willkürlich gewählt oder manuell erstellt, sondern durch ein konstruktives (Aufbau-) Verfahren errechnet. Im zweiten Schritt wird dann versucht, dieses bereits "voroptimierte" Layout durch ein Vertauschungsverfahren zu verbessern. Die unregelmäßige Außenkontur kann durch ein weiteres Teilprogramm einem vorgegebenen Gebäudegrundriss angepasst werden.Es hat sich gezeigt, dass praktischen Einsatz aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren bei der Anordnung der Bereiche oder deren Betriebsmittel die einfacheren Verfahren, wie z. B. das Aufbauverfahren, schnell zu sinnvollen Ergebnissen führen und daher bevorzugt eingesetzt werden.Die heutigen Optimierungsverfahren zur Betriebsmittelanordnung liefern unter der Zielsetzung minimaler Transportleistungen gute, idealisierte Lösungen. Der Hauptnachteil dieser Verfahren liegt in der Beschränkung ihrer Zielsetzung auf den Transport. Die vom Rechner erzeugte Lösung darf daher stets nur als idealisierte Ausgangslösung betrachtet werden, die als gute Arbeitsbasis für die manuelle Überarbeitung durch den erfahrenen Planer dienen kann.Da es aufgrund des fakultativen Zusammenhangs zwischen der Anzahl der anzuordnenden Betriebseinrichtungen und der Zahl der Lösungsmöglichkeiten ausgeschlossen ist, ein objektives Optimum zu finden, muss die verbleibende Unsicherheit durch eine Entscheidung ausgeräumt werden. Das Hilfsmittel hierzu stellt eine systematische Bewertung dar. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, eine überschaubare Anzahl guter Lösungsvarianten einander gegenüberzustellen und diese vergleichend zu bewerten.

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6. Ideales flächenmaßstäblichen BlocklayoutFlächenmaßstäbliches Block-Layout

eines Fertigungsbetriebes

Warenannahme,

EingangskontrolleWareneingangslager

Sägen LaserStanzen,

Pressen

Schweißen

Verzinken Lackieren Sandstrahlen

Vormontage Endmontage

Versand FertigwarenlagerEndkontrolle,

Verpackung

Zusammenführung der Betriebsbereiche in ein Gebäuderaster

Möglichst weitgehende Einhaltung der idealen Zuordnung

Blocklayout gilt als Ideal-Grundriss bei Neuplanung oder Reorganisation

800 qm350 qm

350 qm 300qm 500qm

1150qm

200 qm600 qm350 qm

350 qm 800 qm

200 qm 600 qm 350 qm

Flächenmaßstäbliches BlocklayoutDie kompakte Zusammenführung der Betriebsbereiche in ein Gebäuderaster unter möglichst weitgehender Einhaltung der idealen Zuordnung ergibt schließlich das Block-Layout (Ideal-Layout) des Betriebes bzw. des untersuchten Betriebsteils.

V7 Seite 17

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Strukturierung der Vorlesung Layoutplanung

10. Anordnungsformenin der Montage

Funktions-bestimmung

RealplanungIdealplanungGrobplanung Feinplanung

Dimen-sionierung Strukturierung Gestaltung Detaillierung

1. Clustereinheitenund Funktionsschema

2. Flächenbedarfs-ermittlung

3. Anordnungsstruktur 7. Grundrissformen

5. Anordnungs-optimierung

8. KonventionelleFertigungsformen

9. IntegrierteFertigungsformen

11. Flächenbedarfs-ermittlung auf Detail-

layoutebene

4. Materialflussanalyse

6. Ideales Blocklayout

Funktionsschema

BETRIEBSMITTEL?PERSONAL?

FLÄCHEN?INVESTITIONEN?

Dimensionierungs-größen Ideallayout Reallayout Ausführungsprojekt

Strukturierung der VorlesungIn diesem Bild sind die Kernfunktionen und Bearbeitungsinhalte der Planungsphasen Grob- und Feinplanung schematisiert und ablaufbezogen dargestellt. Erkennbar ist, dass die Lösungsentwicklung in aufeinander aufbauenden, präzisierenden Schritten erfolgt, dieser Ablauf damit den Planungsgrundsätzen “Grob zu Fein” bzw. gestufter Planung entspricht. Es wird deutlich, dass die Grobplanung die entscheidende Planungsphase zum Entwurf von Lösungsprinzipien –und varianten darstellt. Das heißt, sie deckt den eigentlichen Entwicklungsprozess ab, daher auch als Fabrikstrukturplanung bezeichnet. Damit wird der schöpferische Anteil gerade dieser Planungsphase am Gesamtprozess der Fabrikplanung deutlich mit entsprechenden Folgerungen auf den Personaleinsatz und das Projektmanagement. Die sich anschließende Planungsphase Feinplanung beinhaltet die detaillierte Feinplanung der zu realisierenden Vorzugs- bzw. Entscheidungsvariante bis zur Ausführungsreife (Ausführungsprojekt).

Quelle: in Anlehnung an Grundig

V7 Seite 18

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7. Grundrissformen: Vom Materialfluss zur Grundrissorganisation

U-Shape:U-förmiger Fertigungsfluss mit innen-liegendem Logistik- und Versandbereich

AB

F G H

C

D

E

Ringstruktur:Verkettung unterschiedlicher FlächenFunktionserfüllung nur bei lückenloserRingstruktur möglich

F

E

A

DC

B F

E

A

DC

B

Spine:dienende und bediente FlächenMakroerweiterung möglich(Spine-Verlängerung)Mikroerweiterung möglich(Verlängerung der Fertigungsflächen)

C B AG

DEF

Beschreibung Strukturbild Gebäudestruktur

U-Shape:

U-förmiger Fertigungsfluss mit innenliegendem Logistik- und Versandbereich, geeignet bei zentralem Logistik-Konzept.

Ringstruktur:

Verkettung unterschiedlicher Flächen Funktionserfüllung im Ring nur durch lückenlosen Bau der gesamten Ringstruktur möglich, deshalb Nachteil für Projekte mit unterschiedlichen Baustufen, die zeitlich versetzt realisiert werden.

Spine:

Gliederung in dienende und bediente Flächen, in Invarianten (Erschließung, Materialversorgung) und Varianten (Fertigungsflächen) Zwei Möglichkeiten der Erweiterung:

• Makroerweiterung (Spine-Verlängerung),

• Mikroerweiterung (Verlängerung der Fertigungsflächen).

V7 Seite 19

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7. Grundrissformen: Beispiel BMW Werk Leipzig: Stand Juni 2004

Lackiererei

Versorgungs- und Logistikzentrum

Rohbau

Endmontage

Zentralgebäude

Versorgungszentrum: Vormontage von Komponenten durch interne und externe Zulieferer Just-in-Sequence Anlieferung in der Montage

„Fingeranordnung“ für optimale Bandnutzung

Modulare Erweiterung der Montage durch „Spiegelung“ des Gebäudes

Konsequente Trennung von An- und Ablieferungslogistik

BMW Werk LeipzigBMW baut ein neues Fahrzeugwerk im Leipziger Norden. Zwischen den Gemeinden Seehausen, Göbschelwitz, Hohenheida, Gottscheina, Merkwitz und Plaußig entsteht eine der modernsten Automobilfabriken der Welt mit ca. 5.500 Arbeitsplätzen auf dem Werksgelände. Dieses liegt verkehrsgünstig nahe der Autobahn A14 (Ausfahrt Leipzig Messegelände). Mit dem neuen Werk schafft die BMW Group zusätzliche Produktionskapazitäten: Hier werden ab Frühjahr 2005 Automobile der BMW 3er Reihe gefertigt – bis zu 650 Fahrzeuge pro Tag. Seit dem Spätsommer 2001 wurde das Gelände im Auftrag von BMW von der Stadt Leipzig für den Bau vorbereitet. Baubeginn war im Frühjahr 2002. Nach und nach entstehen die Lackiererei, der Karosserierohbau, die Endmontage und das Logistik- und Versorgungszentrum sowie das Zentralgebäude und verschiedene Nebengebäude. Bis etwa Mitte 2003 sind die wesentlichen Hochbauarbeiten abgeschlossen und es beginnt der Einbau der Fertigungsanlagen. Ab Mitte 2004 nehmen die einzelnen Fertigungsbereiche und das gesamte Werk schrittweise den Erprobungsbetrieb auf.Karosserierohbau.Im Rohbau fügen Roboter bis zu 400 Einzelteile zur Rohkarosserie zusammen. Mehrere tausend Schweißpunkte verbinden die Teile zu einem besonders stabilen Grundgerüst. Diese steife Karosserie ist eine Voraussetzung für die typischen Fahreigenschaften eines BMW. Trotz des hohen Automatisierungsgrades werden im Leipziger Rohbau rund 1.000 Menschen arbeiten, die die Steuerung der Anlagen übernehmen oder anspruchsvolle Löt- und Schutzgasschweißnähte anbringen.Lackieren.In der Lackiererei durchläuft die Rohkarosserie mehrere Prozessschritte wie Vorbehandlung, kathodische Tauchlackierung, Unterbodenschutz und mehrere weitere Lackierschritte bis hin zum Deck und Klarlackauftrag. Die Lackiererei im Werk Leipzig wird umweltschonende Lacksysteme auf Wasserbasis verwenden. Die Klarlackschicht wird erstmals ausschließlich in der besonders umweltverträglichen Pulverklarlack-Technik ausgeführt. Energie- und Wärmerückgewinnung helfen, wertvolle Ressourcen zu schonen und sichern eine besonders wirtschaftliche Produktion. Die weitgehend voll automatisierten Prozesse in der Lackiererei wird von Spezialisten gesteuert und überwacht.Logistik und Versorgung.Rund 13.000 Kubikmeter Material werden im Werk Leipzig pro Tag angeliefert. Alle Teile müssen dann auf die Sekunde genau und in der richtigen Reihenfolge am richtigen Ort für die Produktion zur Verfügung stehen. Hierfür ist eine ausgefeilte Logistik nötig. Um eine effiziente und risikoarme Versorgung der Montage mit hochintegrierten Komponenten und Modulen sicherzustellen, werden in einem Versorgungszentrum auf dem Werksgelände Vormontagen durchgeführt. Module wie zum Beispiel Sitze oder das komplette Cockpit werden hier in allen benötigten Varianten und mit allen Sonderausstattungen entsprechend der Produktionsreihenfolge „sequenzgenau“ vormontiert und dann über automatisierte Fördertechnik an die Montagebänder transportiert. Dies reduziert das erforderliche Transportvolumengegenüber einer herkömmlichen Versorgung um rund ein Drittel. Die verschiedenen Verkehrsströme im Werk Leipzig werden weitgehend voneinander getrennt: Der Zugang für die Mitarbeiter liegt im Norden, die Anlieferung von Teilen und Komponenten erfolgt im Osten, Bahnanbindung im Süden, und die Bereitstellung und der Abtransport der Fertigfahrzeuge im Westen. Die gesamte Ver- und Entsorgung des Werkes unterliegt den strengen Umweltschutz-Richtlinien der BMW Group. Montage.In der Endmontage wird die lackierte Karosserie mit allen erforderlichen Komponenten komplettiert. Hier findet auch die so genannte "Hochzeit", die Verbindung der Karosserie mit dem kompletten Antriebsstrang und Fahrwerk, statt. Die fertigen Fahrzeuge verlassen die Montagehalle im Zentrum des Werkes und gelangen auf die Auslieferungsflächen, von wo aus sie per Lkw oder Bahn, bei Exporten nach Übersee weiter per Schiff, zu den BMW Händlern im In und Ausland transportiert werden. Die Montage zeichnet sich durch die so genannte „Kammstruktur“ aus. Dieser Grundriss ermöglicht es, Zulieferteile auf kürzesten Wegen direkt an die Fertigungsbänder zu transportieren. Auch künftige Erweiterungen sind bei diesem Layout problemlos möglich. Mehrere tausend Mitarbeiter finden in der Montage ihren Arbeitsplatz, der hohen Anforderungen an Ergonomie und Arbeitssicherheit Rechnung trägt.Kommunikationsdrehscheibe im Zentrum.Das Zentralgebäude wird den architektonischen Eindruck des Werkes prägen. Es verbindet die drei KernfertigungsbereicheRohbau, Lackiererei und Montage und stellt die Kommunikationsdrehscheibe für das gesamte Werk dar.

Quelle: BMW

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7. Grundrissformen: Beispiel Opel RüsselsheimAusgangssituation 1999

PresswerkNeues Werk Rüsselsheim 2002

Flexibilität für 4 Modelle auf einer Linie

Grundfläche ca. 48.000 m²

Taktzeit: 60 Fahrzeuge pro Stunde

300 Arbeitsstationen, inkl. Module

Rund 350 Mitarbeiter

3 – Schicht Produktion

Automatisierung: 98%

Endmontage

KarosseriewerkEndmontage Presswerk

Invest: 750 Mio, EU

Quelle: Opel

V7 Seite 21

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8. Konventionelle Fertigungsformen

Ausrüstungen richtungsorientiert entsprechend dem dominanten Materialfluss angeordnet

Komplettbearbeitung

Bildung von Teilegruppen

Reihenfertigung

Ausrüstungen (Stationen) richtungsorganisiert entsprechend dem Materialfluss angeordnet

Starr verkettet - getakteter Materialfluss

Lose verkettet - Pufferung zwischen den StationenFließfertigung

Ausgewählte Ausrüstungen nestförmig gruppiert

Nur Teilphase der Gesamtbearbeitung

Materialfluss im Nest beliebigNestfertigung

Gleiche/ ähnliche Ausrüstungen (Verfahren) in Werkstätten gruppiert

Ausrüstungs- und Werkstättenanordnung abhängig vom Materialfluss

Werkstatt-fertigung

Produkt ortsfest

Arbeitskräfte/ Arbeitsmittel ortsveränderlichPunktfertigung

AnordnungsprinzipienMerkmaleFertigungsform

verfahrens-orientiert

gegenstandsorientiert

Kontrolle

DrehereiFräserei Bohrerei

Produkt

Arbeits-mittel

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9. Integrierte Fertigungsformen

NC-Bearbeitungstechniken über integriertes Steuerungs-, Transport- und Lagersystem funktionell verknüpft

Komplettbearbeitung unterschiedlicher Werkstücke

Klein- und Mittelserienfertigung

Flexibles Fertigungs-system

NC-Bearbeitungstechniken entsprechend Arbeitsvorgangsfolge angeordnet

Komplettbearbeitung ähnlicher Werkstücke

Großserienfertigung

Flexible Fertigungs-straße

NC-Bearbeitungszentrum (Bearbeitungs-, Bereitstellungs-, Steuerungssystem)

Teil- oder Komplettbearbeitung unterschiedlicher Werkstücke

Einzel- und Kleinserienbereich

Flexible Fertigungszelle

AnordnungsprinzipienMerkmaleFertigungsform

NC

-Bearbeitungstechniken

Lager

Transport

NC-Bearbeitung

NC-Bearbeitung

NC-Bearbeitungen

Transport

Autom. Bestückung

Transport

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Strukturierung der Vorlesung Layoutplanung

10. Anordnungsformenin der Montage

Funktions-bestimmung

RealplanungIdealplanungGrobplanung Feinplanung

Dimen-sionierung Strukturierung Gestaltung Detaillierung

1. Clustereinheitenund Funktionsschema

2. Flächenbedarfs-ermittlung

3. Anordnungsstruktur 7. Grundrissformen

5. Anordnungs-optimierung

8. KonventionelleFertigungsformen

9. IntegrierteFertigungsformen

11. Flächenbedarfs-ermittlung auf Detail-

layoutebene

4. Materialflussanalyse

6. Ideales Blocklayout

Funktionsschema

BETRIEBSMITTEL?PERSONAL?

FLÄCHEN?INVESTITIONEN?

Dimensionierungs-größen Ideallayout Reallayout Ausführungsprojekt

Strukturierung der VorlesungIn diesem Bild sind die Kernfunktionen und Bearbeitungsinhalte der Planungsphasen Grob- und Feinplanung schematisiert und ablaufbezogen dargestellt. Erkennbar ist, dass die Lösungsentwicklung in aufeinander aufbauenden, präzisierenden Schritten erfolgt, dieser Ablauf damit den Planungsgrundsätzen “Grob zu Fein” bzw. gestufter Planung entspricht. Es wird deutlich, dass die Grobplanung die entscheidende Planungsphase zum Entwurf von Lösungsprinzipien –und varianten darstellt. Das heißt, sie deckt den eigentlichen Entwicklungsprozess ab, daher auch als Fabrikstrukturplanung bezeichnet. Damit wird der schöpferische Anteil gerade dieser Planungsphase am Gesamtprozess der Fabrikplanung deutlich mit entsprechenden Folgerungen auf den Personaleinsatz und das Projektmanagement. Die sich anschließende Planungsphase Feinplanung beinhaltet die detaillierte Feinplanung der zu realisierenden Vorzugs- bzw. Entscheidungsvariante bis zur Ausführungsreife (Ausführungsprojekt).

Quelle: in Anlehnung an Grundig

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10. Anordnungsformen in der Montage

Entkoppelte LinieFließband in U-FormVerkettung von Einzel-plätzen durch Wandertisch

SechskanttischZ-BlockX-Block

Rutsche

Teile und Puffer

PufferTransport

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Logistik II

Vorlesung 7

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10. Anordnungsformen in der Montage: Beispiel Sechskantmontagetisch

Zentrale Medienzuführung

Geringer Platzbedarf

Zentrale (Kanban-) Pufferfläche

Modulare Ausbaufähigkeit

Job-Enlargement durch Gruppenfertigung

Integrierte Mess- und Prüfvorrichtungen

V7 Seite 26

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10. Anordnungsformen in der Montage: Beispiel Vaillant

Jeder Mitarbeiter bearbeitet / montiert „sein“ Teil / Baugruppe von Anfang bis Ende durch alle Stationen

Anzahl der Mitarbeiter ist max. 1 pro 2 Stationen, das heißt sie arbeiten auf „Lücke“

Arbeitsinhalte je Station zwischen 80 und 120 % der „Grund-Taktzeit“

Maximal 15 Min. Arbeitsinhalt in der Linie (plus Vormontagen außerhalb der Hauptlinie, über Zwischenablagen verknüpft)

Parallele Anordnung der 2 Linien, zentrale Anordnung einiger Spezialvorrichtungen und der Materialbehälter zwischen den Linien

Wegen Montageinhalten zwischen 25 und 50 min. inkl. Vormontagen typischerweise zweispurige One-Piece-Flow-Kurse hintereinander mit Produktübergabe in der Mitte. Montagelinie dann in „Herzform“.

Vormontagen, die meist stationär betrieben werden, sind seitlich über Zwischenablagen angekoppelt. Sie müssen nur schneller als der Hauptfluss sein, brauchen aber nicht synchronisiert zu werden! Mitarbeiter pendeln zwischen Hauptfluss und Vormontagen.

Funktionsweise

Layoutprinzip

Umsetzungsbeispiel in einer Heizgerätemontage

Layout

8

12

3

45

6

7

13

2

4 56

7

8

16

9

10

1112

13

1415

9

11

10

12

1314

1516

VM

VM

VM

VM

Serienmontage im zweispurigen, rotierenden One Piece Flow

Vorteile und Erfahrungen mit dem zweispurigen rotierenden One Piece Flow

- Nur rund 30% mehr Platzbedarf als einspuriger One Piece Flow. Zusatzinvestitionen je nach Technologie

- Flexible Nutzung der 2. Linie auch zum Anlernen neuer Mitarbeiter bei Teillast

- Auch Kombination von „stationärem“ und „rotierendem“ Betrieb zum Anlernen

- Mitarbeiter können neue Kurse nach Grob-Layout durch Arbeitsvorbereitung anschließend selbst detaillieren und optimieren

- Qualität durch persönliche Identifikation (Initialen-Aufkleber) erheblich gestiegen. First Pass Yield Rate heute um 98,5 %

- Durch „Verfolgung“ vom nächsten Mitarbeiter und „Parallelrennen“ sichtbarer Produktivitätsdruck

- Aufhebung der starren Taktbindung erlaubt erhebliche Beschleunigung des KAIZEN-Geschehens

- Die Methode des One Piece Flow hat sich ohne Management-Druck inzwischen auf alle VaillantWerke ausgebreitet.

- Durch zahlreiche andere Maßnahmen in Gerätedesign, Prozesstechnik und Implementierung der Methoden des Toyota-Produktions-Systems ist eine isolierte Erfassung der Erfolgsdaten des One Piece Flow nicht möglich. Es existieren keine direkten Kennzahlen für die Vorteile der Flexibilität. Aber: Produktivitätsgewinn nach Umstellung kontinuierlich ca. 5 - 8 % p.a. Und das interne Feedback durch Mitarbeiter und Management sowie das der zahlreichen Fachbesucher ist durchweg äußerst positiv

V7 Seite 27

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Flächenelemente derProduktionsfläche

Quelle: Schmigalla

Flächenelemente derMaschinenarbeitsplatzfläche

Bereitstellfläche für Material und Werkstücke

Bedienfläche

Bereitstellfläche für Vorrichtungen,

Werkzeuge

Maschinen-grundflächeFläche für Späne

und AbfallFläche fürReparatur und

Wartung

Fläche für Transporte

Fläche für Produktions-

steuerung und Leitung

Fläche für Zwischenlager

Fläche für Ver-und Entsorgung Fläche für

Qualitätssicherung

Maschinenarbeits-platzflächen

11. Flächenbedarfsermittlung auf Detaillayoutebene

V7 Seite 28

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11. Flächenbedarfsermittlung auf Detaillayoutebene

Bereitstellungsfläche fürVorrichtungen und

Werkzeuge FBWTransportfläche FTLagerfläche FL

Arbeitsplatzabhängige Zuschlagflächen

Ant

eilig

e B

erei

tste

llung

släc

heF B

W

0 2 4 6 8 m2 12

1

2

3

m2

4

Massen-fertigung

Serien-fertigung

Einzel-fertigung

Maschinengrundfläche Ma

Ant

eilig

e Tr

ansp

ortfl

äche

FT

0 2 4 6 8 m2 12

4

8

12

16

20

m2

28

Werkstätten-fertigung

Fließ-fertigung

FT = f ( FMG )

Maschinengrundfläche Ma

Ant

eilig

e La

gerfl

äche

FL

0 2 4 6 8 m2 12

4

8

12

16

20

m2

28

Fließ-fertigung

Werkstätten-fertigung

FL = f ( FMG )

Maschinengrundfläche Ma

V7 Seite 29

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Übungsbetreuer:Dipl.-Ing. T. Hö[email protected] 53B R. 527Tel.: 80-27391

Fabrikplanung- Übung 7 -

Fallbeispiele

Ü7 Seite 1

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Übung

Die Firma Visteon ist Hersteller von Getriebewellen. Aufgrund der steigenden Nachfrage hat sich die Geschäftleitung entschlossen, ein neues Werk „auf der grünen Wiese“ zu errichten. Als Fabrikplaner dieser Fertigung stehen Sie nun vor der Aufgabe das Layout für das neue Werk zu entwerfen. Das in Abbildung 1 dargestellte Produktprogramm soll in diesem Werk gefertigt werden. Um die Bereiche und Anordnungen möglichst optimal zu gestalten gehen Sie bitte anhand folgender Vorgehensweise vor:

Aufgabenstellung

1. Cluster-Analyse für das Produktprogramm, um entsprechende Fertigungsbereiche / Betriebsmittel identifizieren zu können

2. Aufbauverfahren nach Schmigalla

3. Kreisverfahren nach Schwerdtfeger

4. Flächenbedarfsberechnung zur Bereichsauslegung

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 2

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Teil F: Gewicht 15,0 kgTeil E: Gewicht 1,9 kg

Teil A: Gewicht 4,5 kg

Produktprogramm

400

20

Teil B: Gewicht 4,1 kg

380

18

Teil C: Gewicht 2,3 kg

45

52

800

120

Teil D: Gewicht 1,8 kg

50

5590

28

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 3

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1. Clusteranalyse

1. Erstellen der Objektdatenmatrix2. Aufbereitung der Datenmatrix (Ausreißer, Normierung)3. Anwenden der Distanzfunktion4. Aufstellen des Dendrogrammes

Vorgehensweise zur Clusterung eines Produktspektrums

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 4

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© WZL / IPT Seite 37

Um entsprechende Betriebsmittel (Drehmaschinen) für bestimmte Produktcluster auswählen zu können, sollen Sie zunächst diese Cluster bilden. Die Kriterien zur Clusterbildung sollen folgende sein:

Maximaler Durchmesser [mm]Verhältnis Länge/ DurchmesserGewicht [kg]

Übertragen Sie die Werte des Produktprogramms in die Objektdatenmatrix

1. Clusteranalyse

1. Erstellen der Objektdatenmatrix

FEDCBA

Gewicht [kg]L / Dmax. D [mm]Objekteigenschaften (wie in Zeichnung)

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 5

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a) Reduzierung der AusreißerFür die Aufbereitung der Datenmatrix muss in einem ersten Schritt untersucht werden, ob bei den Werten der Objekte Ausreißer enthalten sind. Dazu wird der Mittelwert und die Standardabweichung der Objekteigenschaften berechnet. Liegen die Werte des Objektes außerhalb des Intervalls (wähle z=2) so handelt es sich um einen Ausreißer. Dieser wird für die folgenden Berechnungen eliminiert.Formeln:

1. Clusteranalyse2. Aufbereitung der Datenmatrix

[ ]szxszx ⋅+⋅− ;

2

1

2 )(1∑=

−=n

ii xx

ns∑

=

=n

iix

nx

1

1

Gewicht [kg]L / Dmax. D [mm]

szx ⋅−szx ⋅+

xs

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 6

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a) Reduzierung der Ausreißerausreißerkorrigierte Datenmatrix:

1. Clusteranalyse2. Aufbereitung der Datenmatrix

F

E

D

C

B

A

Gewicht [kg]L / Dmax. D [mm]

Objekteigenschaften (wie in Zeichnung)

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 7

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b) Normierung der DatenFür die Vergleichbarkeit der Daten muss eine Normierung vorgenommen werden. Zur Normierung wird hier die Formel der exponentiellen Spannweiten-Norm verwendet:

1. Clusteranalyse2. Aufbereitung der Datenmatrix

rT xx

xixix ))(()(minmax

min

−−= ; r=0,5; i = A...F

max:max:max: min:min:min:

Xt(F)

Xt(E)

Xt(D)

Xt(C)

Xt(B)

Xt(A)

Gewicht [kg]L / Dmax. D [mm]

Objekteigenschaften (normiert)

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 8

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Die Aufgabe der Distanzfunktion besteht darin, die Distanz eines Objektes zu einem anderen über alle Merkmale zu berechnen. Als Distanzmaß wird hier das euklidische Distanzmaß gewählt:

1. Clusteranalyse3. Anwenden der Distanzfunktion

euklidisches Distanzmaßm

xxd

m

iii∑

=

−= 1

221

2,1

)(

F

F

EDCBAGew.L / Dmax. D

Distanzmatrix(mittels Distanzfunktion paarweise berechnet)

Datenmatrix(normiert, übertragen aus 2.)

E

D

C

B

A

(Abstand von 1 und 2, gemessenüber alle Merkmale)

Mit m=3 (Anzahl der Ausprägungen)

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 9

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1. Clusteranalyse

4. Aufstellen des DendrogrammesAus den einzelnen Distanzmaßen gilt es nun, Gruppen bzw. Cluster abzuleiten:1. Die beiden Objekte mit der geringsten Distanz bilden die erste Gruppe2. Durch Iteration werden anschließend neue Gruppen gebildet, wobei das Optimierungsziel darin

liegt, Cluster mit möglichst geringer Gesamtdistanz zu erhalten.

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 10

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© WZL / IPT Seite 43

1. Clusteranalyse

4. Aufstellen des Dendrogrammes

F

FF

Zunehmende Distanz

E

D

C

B

A

Dendrogramm

E

D

C

B

A

EDCBA

Distanzmatrix(übertragen aus 3.)

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 11

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2. Aufbauverfahren nach Schmigalla

• Aufstellen der Transportmatrix• Erstellen der richtungsungebundenen Matrix• Anordnungsreihenfolge der Betriebsmittel (BM) nach Rechenvorschrift• Visualisierung der Ergebnisse mit der Strukturgrafik

Vorgehensweise zum Aufbauverfahren nach Schmigalla

Drehmaschine

Schleifmaschine

Universalfräsmaschine

Nuten-fräs-maschine

Kurzhobel

Bohrmaschine

12

55150

120

1

36

4

5

2

57

43

290 260

170

1010

Aktueller Layout-Zustand:

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 12

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2. Aufbauverfahren nach Schmigalla1. Aufstellen der Transportmatrix (richtungsgebunden)

von

nach

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel

2 Nutenfräse

1 Universal-fräse

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel2 Nuten-fräse

1 Universal-fräse

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 13

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Alle Materialflüsse eines Betriebsmittels werden in einer Richtung gebündelt.

2. Aufbauverfahren nach Schmigalla2. Erstellen der richtungsungebundenen Transportmatrix

von

nach

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel

2 Nutenfräse

1 Universal-fräse

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurz-hobel

2 Nuten-fräse

1 Universal-fräse

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 14

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1. Die Betriebsmittelkombination mit dem höchsten Materialflussaufkommen bildet den Ausgangspunkt für die weiteren Berechnungen. Diese Betriebsmittelkombination wird als erstes auf einem Dreieck- oder Viereckraster angeordnet (siehe A).

2. In den folgenden Schritten werden dann jeweils die Betriebseinheiten ausgewählt und angeordnet, die zu den bereits platzierten Objekten die größte Transportintensität aufweisen. Das jeweils ausgewählte Objekt "umkreist" den bereits angeordneten Kern, bis der Anordnungspunkt mit dem günstigsten Zielwert gefunden ist. Die Vorgehensweise hierfür ist wie folgt:

• Sämtliche Materialflüsse von und zu (=Zeile und Spalte) diesen Maschinen (mit Ausnahme des höchsten Flusses, der zu diesen beiden Betriebsmitteln geführt hat) werden addiert (siehe B).

• Spalte mit dem höchsten Eintrag in dieser Summenzeile stellt den höchsten Materialfluss dieses Betriebsmittels mit dem bestehenden Verband dar (siehe C).

• Anschließend wird dieses Betriebsmittel dem Verband hinzugefügt, d.h. alle an- und abgehenden Materialflüsse des Betriebsmittels werden auf die Zwischensumme addiert. Zubeachten: nur Materialflüsse mit BM außerhalb des Verbandes werden beachtet, d.h. Flüsse mit bereits hinzugefügten Betriebsmittel werden nicht berücksichtigt (siehe D).

2. Aufbauverfahren nach Schmigalla3. Anordnungsreihenfolge der Betriebsmittel nach Rechenvorschrift

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 15

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2. Aufbauverfahren nach Schmigalla3. Anordnungsreihenfolge der Betriebsmittel nach Rechenvorschrift

von

nach

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel

2 Nutenfräse

1 Universal-fräse

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel2 Nutenfräse1 Universal-fräse

å1. S

chrit

t

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 16

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2. Aufbauverfahren nach Schmigalla

3. Anordnungsreihenfolge der Betriebsmittel nach Rechenvorschrift2.

Sch

ritt

6 Bohr-maschine

5 Dreh-maschine

4 Schleif-maschine

3 Kurzhobel2 Nutenfräse1 Universal-fräse

∑ (Übertrag)

3. S

chrit

t4.

Sch

ritt

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 17

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2. Aufbauverfahren nach Schmigalla4. Visualisierung der Ergebnisse mit der Strukturgrafik

Betriebsmittel werden nach vorheriger Rechenvorschrift sequentiell angeordnet. Multiple Lösungen sind möglich, es gibt kein absolutes Optimum.

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 18

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3. Kreisverfahren nach Schwerdtfeger3. Anordnungsreihenfolge der Betriebsmittel nach Rechenvorschrift

1: Universalfräse2: Nutenfräse3: Kurzhobel4: Schleifmaschine5: Drehmaschine6: Bohrmaschine

1 2

3

45

6

Quelle: in Anlehnung an Grundig

Ü7 Seite 19

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4. Formeln zur Ermittlung der ProduktionsflächeTeilbereichsfläche [m2]Arbeitsplatzgruppenfläche [m2]anteilige Sozialfläche [m2]anteilige Verwaltungsfläche [m2]ArbeitsplatzgruppeAnzahl ArbeitsplatzgruppenArbeitsplatzfläche [m2]ArbeitsplatzAnzahl ArbeitsplätzeLagerfläche [m2]Transportfläche [m2]Bereitstellungsfläche [m2]Zusatz- und Hilfsfläche [m2]Maschinengrundfläche [m2]Bedienfläche [m2]Wartungsfläche [m2]Länge Maschinengrundfläche [m]Breite Maschinengrundfläche [m]Breite Bedienfläche [m]Breite Wartungsfläche [m]

Bedienung von einer LängsseiteBedienung von einer BreitseiteBedienung von einer Längs- und einer BreitseiteBedienung von zwei Längs- und einer Breitseite

∑=

++=m1j VFSFAGjFTBF

ZiFn1i TiFBWiFLiFAijFAGjF ∑

=++++=

WFBFMGFAijF ++=

BLMGF ×=

2Z1Z221Z21ZB)L(2B4F

2Z1Z221Z1ZB)(LB3F2Z1Z21ZBB2F2Z1Z21ZLB1F

⋅⋅+⋅+⋅+⋅=

⋅⋅++⋅+=

⋅⋅+⋅=

⋅⋅+⋅=

2ZBW4F

22Z2ZB)(LW3F

22Z22ZB)L(2W2F

22Z22ZB)2(LW1F

⋅=

+⋅+=

⋅+⋅+⋅=

⋅+⋅⋅+=

1

2

3

4

5

6

FTBFAGFSFV

jmFA

in

FLFT

FBWFZ

FMGFBFW

LB

Z1Z2

(1)(2)(3)(4)

Ü7 Seite 20

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4. Ermittlung des erforderlichen Flächenbedarfs pro MaschineGleitschleif-maschine

Schleif-maschine

Dreh-maschine

3775 289510,98,711,631,2

FMG = L BFB1 = L Z1 + 2 Z1 Z2

FW1 = (L+2 B) Z2 + 2 Z22

FA = FMG + FB1 + FW1

2868 28048,0

1356 12381,75,05,812,5

Maße (L B) [mm2]Maschinengrundfläche [m2]

Bedienfläche [m2]Wartungsfläche [m2]

Arbeitsplatzfläche [m2]

1200 8006,92,42,4

FP

FT = Z3 (L+2 Z2)FBW = cH FP ZR

FL = cH FP ZL

1200 800 1200 8004,02,42,4

Palettenfläche (LP BP) [mm2]Transportfläche [m2]

Bereitstellungsfläche [m2]Lagerfläche [m2]

MaschinengrundflächeBedienungsflächeWartungsflächeLagerfläche (Werkstücke)Bereitstellungsfläche(Ersatzwerkzeuge,Vorrichtungen)Transportfläche

Z2 Z2

Z2

LB

Z1

Z4

Z3

Zuschlagfaktoren:Z1 =Z2 =Z3 =Z4 =cH =ZR =ZL =

1,5 m1 m1,2 m1 m1,522

(Breite Bedienfläche)(Breite Wartungsfläche)(Breite Transportfläche, hier Rollenbahn)(Breite Bereitstell- & Lagerfläche)(Handlingfaktor)(Anzahl der Bereitstellplätze)(Anzahl der Lagerplätze)

Ü7 Seite 21

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4. Flächenplan Fertigungsbereich WellenElementflächen

MaschinengrundflächeBedienungsflächeWartungsflächeLagerfläche (Werkstücke)Bereitstellungsfläche(Ersatzwerkzeuge,Vorrichtungen)TransportflächeSchnittstelle FTS / Rollenbahn

Flächen des Fertigungsbereichs Wellen

D D S

S S G

15,4 m

15,2 m

Rollenbahn

ÜbergabestationFTS / Rollenbahn

G

Gleitschleif-maschine (1x)

S

Schleifmaschine (3x)

D

Drehmaschine (2x)

Ü7 Seite 22