w2334-01 methoden der planung und organisation · 23.10.2017 2 © prof. dr.-ing habil. wilhelm...
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W2334-01 Methoden der Planungund Organisation
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier
Modul Produktionssysteme (W2334)
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Organisatorisches
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Vorlesung
K.184.23341 Methoden der Planung und Organisation
Montag, 16:00 - 18:00 Uhr, Q 1.101Dienstag, 16:00 - 18:00 Uhr, Q 1.101
K.184.23342 Unternehmensführung und SteuerungDienstag, 18:00 - 20:00 Uhr, Q 1.10124.10.17, 28.11.17 und 12.12.17 Prof. Dr. C. M. Claussen18. + 19.12.17 Blocktermin Dr. Sommer-Dittrich (Daimler) 16.01.18 Dr. Christoph Danne
Literatur Dangelmaier, W.: Fertigungsplanung. Planung von Aufbau und Ablauf der
Fertigung, Berlin: Springer 1999.
Alle Unterlagen in Paul !2
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W2334-01 Methoden der Planungund Organisation
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier
Modul Produktionssysteme (W2334)
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W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Inhalt1. Einführung/Anwendungsszenarien
2. Planung des Produktionsprogramms
3. Gliederung der Produktionsaufgabe –Organisationskonzepte
4. Planung überbetrieblicher Strukturen –betriebliche Standorte
5. Planung betrieblicher Strukturen
6. Planung von Fertigungssystemen –Abläufe und Dimensionen
7. Fallstudie
8. Arbeitssysteme
9. Planung von Produktionssystemen
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Anwendungsszenario Fabrikplanung
Beispiel 1
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
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Simulationsstudie
Hochregallager BMW AG, DingolfingPlanung eines Hochregallagers
Auslegung• der Fördertechnik im
Lagervorhof• der I-Punkt-Organisation• der Lagerstrategie
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BMW DingolfingWerk 2.4Materialfluss Pressteile
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
I-I-Punkt
Konturenkontrolle
Waage
Waage
PS
Beispiel: Funktionsmodell Einlagerung11
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Kontroll-punkt
Ausgabe-station
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Etagen-förderer
Ausgabe-station
2
Ausgabe-station
3 4
Gas
se 1
Gas
se 6
Gas
se 5
Gas
se 4
Gas
se 3
Gas
se 2
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
> > > >
> > > >
>
>
RFZ RFZ RFZRFZ RFZ RFZ
Auslagern (Untergeschoss)
Einlagern (Obergeschoss)
Hochregallager (Ein-Auslagern)
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Gasse 2 Gasse 1
keine Kontrolle
Einlager-bereich
Konturenkontrolle
I-Punkt
Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 1)Kontrollzeit: 14,5 sec.
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Gasse 2 Gasse 1
zusätzliche Kontrollzeit: ~> 23,5 sec.
Einlager-bereich
Konturenkontrolle
I-Punkt
Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 2)Kontrollzeit: 14,5 -> 23,5 sec.
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
817
918
1423
1524
1625
1221
1322
1019
1120
Variante 1Variante 2
Grenzzeit I-Punkt (sec.)
0
5
10
15
20
25
Länge der Warte-schlange
Ablese-richtung
Warteschlangenbildung im Einlagerbereich (Beispiel)1600 Einlagerungen / Tag1760 Einlagerungen / Tag
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Vorteil Nachteil
Variante 1 Knoten ist reversierbar; daher problemlose Behälterausschleusung
Sehr geringe und kaum ausreichende Verweildauer zur Behälteridentifizierung
Variante 2 Ausreichend große Verweildauer zur Behälteridentifizierung, kanndurch Hinzunahme der Behälterverweildauer des Vorgängerpunktes vergrößert werden
I-Punkt nur bedingt reversierbar,bei Ausschleusungen muss Nachfolgebehälter mit ausgeschleust werden.
Gegenüberstellung der beiden Identifikationspunkt-Varianten
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
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Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6
verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 104,9 104,9 87,3 104,9
errechnete Spielzeit70 % DSP (sec.)
95,04
Auslastung (%) 81,27 90,57 90,57 90,57 108,82 90,57
1600 Einlagerungen/Tag; 100 % Lagerauslastung Alternative 1
Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6
verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 104,9 104,9 87,3 104,9
errechnete Spielzeit70 % DSP (sec.)
95,54
Auslastung (%) 81,69 91,04 91,04 9104 109,39 91,04
1600 Einlagerungen/Tag; 100 % Lagerauslastung Alternative 2
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6
verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 104,9 104,9 87,3 104,9
errechnete Spielzeit70 % DSP (sec.)
88,06
Auslastung (%) 75,30 83,91 83,91 83,91 100,02 83,91
1600 Einlagerungen/Tag; 70 % Lagerauslastung Alternative 1
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 1
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Lagerauslastung (%) 50 70 85 100
Höhe (m) 28,28 23,47 36,88 40
Länge (m) 81,32 96,23 106,02 115
Mittl. Zeit pro Auftrag (sec.) 81,06 88,06 92,63 95,04
Mittl. Einlagerzeit/Auf. (sec.) 80,51 87,49 92,04 94,44
Mittl. Auslagerzeit/Auf. (sec.) 81,60 88,62 93,21 95,65
Verbesserung der mittl. Zeit pro Auftrag absolut gegenüber 100 % Lagerauslastung (sec.)
13,98 6,98 2,41 -
Verbesserung der mittl. Zeit pro Auftrag prozentual gegenüber 100 % Lagerauslastung (%)
14,71 7,34 2,54 -
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Einführung: Worum geht es hier?
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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?
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Anwendungsszenario Fabrikplanung
Beispiel 2
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Zweizeilige Lagerzone in Halle A und Anbau
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Dreizeilige Lagerzone in Halle A
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation 27
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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHProduktionslager mit FTS als Regalbediengerät
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Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHDas FTS als flexible Verknüpfung zwischen Produktionslager und Bearbeitungsstationen
Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
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Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHFlexible Anlieferung von Werkzeugen, Material und Vorrichtungen an die Bearbeitungsstationen
Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
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Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHWarenein- und -ausgang des Materialflusssystems
Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen
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EinführungGrundlagen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Die Produktion ist der betriebliche Umwandlungs- und Transformationsprozess, durch den aus den Einsatzgütern andere Güter oder Dienstleistungen erstellt werden“ .
Produktion als Input-/Output-Prozess
Output der Produktion sind die Produkte (materielle und immaterielle Produkte sowie Dienstleistungen).
Input der Produktion sind Produktionsfaktoren. Rosenberg differenziert hier in Anlehnung an Gutenberg zunächst nach Werkstoffen, Betriebsmitteln und ausführungsorientierten Arbeitskräften, um dann die beiden letztgenannten Kategorien zu Potentialfaktoren zusammenzufassen und diese nach [verschleißabhängig] und [nicht verschleißabhängig] zu unterteilen.
Es hängt vom Untersuchungszweck ab, ob und wie eine Einwegpalette als Potentialfaktor oder eine Werkzeugmaschine in ihrem Verschleißverhalten betrachtet werden muss.
INPUT OUTPUTTRANSFORMATION
Produktionsfaktor Produktion Erzeugnisse
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EinführungGrundlagen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Definition FertigungDie Fertigung umfasst alle technischen Maßnahmen zur Herstellung von Material oder Erzeugnissen. Sie ist grundsätzlich ein diskontinuierlicher Prozess.
Fertigung wird demnach als eine spezielle Form der Produktion betrachtet, die im wesentlichen nur den Bereich der Herstellung von Einzelteilen und der Montage umfasst (s. auch [Ker96]).
Hilfstechniken sind Förder-, Mess- und Informationstechnik zu nennen.
Die Differenzierung zwischen industrieller und handwerklicher Produktion tritt in den Hintergrund; die Abkehr von der kundenanonymen Massenfertigung hin zur Kundenauftragsfertigung führt dazu, dass die Charakteristika der handwerklichen Produktion als beispielhaft für die industrielle Produktion übernommen werden.
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EinführungPlanungsaufgabe und Verfahren
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Das Produktionssystem ist nach [Kurb93] in der „strategischen Produktionsplanung“ bzw. nach [Refa] in der „Fertigungsplanung“ bzw. nach [Sche94] in der „Arbeitsplanung“ festgelegt worden. „Planung“ ist dabei die gedankliche Vorwegnahme des zukünftigen Geschehens durch systematische Entscheidungsvorbereitung und Entscheidungsfindung [Hah96].
Da wir uns hier auf Produktionssysteme konzentrieren wollen, sei definiert:
Definition ProduktionsplanungDie Planung der Produktion umfasst alle einmalig zu treffenden Maßnahmen bezüglich der Gestaltung eines Produktionssystems und der darin stattfindenden Produktionsprozesse.
Definition Produktionsplanungs-Aufgabe Eine Produktionsplanungs-Aufgabe ist die Aufgabe, für ein Produktionssystem vorausschauend Plandaten über die qualitative, quantitative und zeitliche Gestaltung und Zuordnung der Elemente dieses Produktionssystems, die in sich und mit den Ausgangsdaten konsistent sind, für einen definierten, zielgerichteten Produktionsprozess festzulegen.
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EinführungParametrisierungsaufgabe –Festlegung von Flüssen und Beständen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Der Materialfluss wird nach VDI 3300 in vier Stufen eingeteilt. Kriterium zur Einteilung ist dabei der Bereich, in dem der Materialfluss betrachtet wird. Damit lässt sich jeder Materialfluss-Stufe eine Produktionsplanungsaufgabe zuordnen.
• Materialfluss 1. Stufe: Der Materialfluss 1. Stufe umfasst die Transporte zwischen einem Betrieb und seinen Lieferanten und Abnehmern. Mit dieser Stufe setzt sich die Standortplanung auseinander.
• Materialfluss 2. Stufe: Der Materialfluss 2. Stufe betrachtet die Bewegungen innerhalb des Betriebsgeländes zwischen verschiedenen Bereichen des Betriebes (z. B. Werkhallen, Funktionsbereiche). Ergebnis der korrespondierenden Produktions-Planungsaufgabe ist der Bebauungsplan.
• Materialfluss 3. Stufe: Der Materialfluss 3. Stufe umfasst die Bewegungen zwischen den Abteilungen eines Betriebsbereiches und innerhalb der Abteilungen zwischen den einzelnen Betriebsmitteln (Arbeitsplätze, Maschinengruppen, Lager usw.). Ziel der hier angesprochenen Untersuchungen ist ein optimaler Maschinenaufstellungsplan.
• Materialfluss 4. Stufe: Der Materialfluss 4. Stufe umfasst die Bewegungen des Materials am Arbeitsplatz selbst. Auf dieser Stufe werden vor allem Handhabungseinrichtungen zur Automatisierung des Materialflusses am Arbeitsplatz betrachtet.
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EinführungParametrisierungsaufgabe –Festlegung von Flüssen und Beständen
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation
Fördern und Transportieren: Jede bewusste Ortsveränderung von Gütern oder Personen
Transportieren: Das Bewegen in horizontaler Richtung über große Entfernungen Fördern: Das Bewegen in horizontaler und vertikaler Richtung über begrenzte
Entfernungen.
Damit bezieht sich das Fördern auf innerbetriebliche und das Transportieren auf zwischenbetriebliche Bewegungen.
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• Simulation des geplanten Fabriklayouts
• Anordnung der Maschinen und Arbeitsplätze
• Transportwege zwischen den Arbeitsschritten
• Frühes Erkennen von Problemen im Layout-Design
• Vermeidung von hohen Kosten bei Umstrukturierungen
Digitale Fabrik - Layoutsimulation
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• Personaleinsatzplanung
• Zusammen-/Gruppenarbeit
– Auch unter Berücksichtigung der Qualifikation der einzelnen Mitarbeiter
• Ergonomiesimulation
– Simulation von manuellen Arbeitsgängen
• Physische-/psychische Belastung
• Zugänglichkeitsprüfung
Digitale Fabrik - Personalsimulation
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• Digitale Montageprozessplanung und Prozessüberprüfung
• 3D-Visualisierung und Simulation der Montagesequenz
• Frühzeitige Abstimmung von Produkt, Prozess und Ressource
• Planung der Produktmontagesequenz und optimalen Fügefolge
• Planung von Füge- und Entnahmewegen
• Überprüfung der Verbaubarkeit
• Schrittweise Animation der Prozessfolgen auf Basis des Prozessablaufplans zur Prozessverifikation
• statische und dynamische Kollisionskontrolle
• 3D-Visualisierung dient auch der Kommunikation und Schulung der Beteiligten
Digitale Fabrik – Montagevisualisierung und -simulation
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• NC-Simulation
– Durchlauf des NC-Programms
– Test ob es zu Konflikten/Kollisionen zwischen Werkzeugen kommen kann
– Optimierung der Laufwege
• Roboter-Simulation
– Simulation der Bewegung des Roboterarms
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Digitale Fabrik - Maschinensimulation
W2334-01: Methoden der Planung und Organisation 40
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