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born W2334-01 Methoden der Planung

und Organisation

Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier

Modul Produktionssysteme (W2334)

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Organisatorisches

W2334-01: Methoden der Planung und Organisation

VorlesungK.184.23341 Methoden der Planung und Organisation Montag, 16:00 - 18:00 Uhr, H1Dienstag, 14:00 - 16:00 Uhr, H1

Literatur Dangelmaier, W.: Fertigungsplanung. Planung von Aufbau und Ablauf der

Fertigung, Berlin: Springer 1999.

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born W2334-01 Methoden der Planung

und Organisation

Prof. Dr.-Ing. habil. W. Dangelmaier

Modul Produktionssysteme (W2334)

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Inhalt 1. Einführung/Anwendungsszenarien2. Planung des Produktionsprogramms3. Gliederung der Produktionsaufgabe –

Organisationskonzepte4. Planung überbetrieblicher Strukturen –

betriebliche Standorte5. Planung betrieblicher Strukturen6. Planung von Fertigungssystemen –

Abläufe und Dimensionen7. Fallstudie8. Arbeitssysteme9. Planung von Produktionssystemen

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1. Einführung: Worum geht es hier?Einführung: Worum geht es hier?

W2334-01: Methoden der Planung und Organisation 5

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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

BMW Dingolfing

Werk 2.4Materialfluss Pressteile

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I-I-Punkt

Konturenkontrolle

Beispiel: Funktionsmodell Einlagerung11

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Kontroll-punkt

Ausgabe-station

Etagen-förderer

Ausgabe-station

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RFZ RFZ RFZRFZ RFZ RFZ

Auslagern (Untergeschoss)

Einlagern (Obergeschoss)

Hochregallager (Ein-Auslagern)13

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Gasse 2 Gasse 1

keine Kontrolle

Einlager-bereich

KonturenkontrolleI-Punkt

Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 1)Kontrollzeit: 14,5 sec.

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Gasse 2 Gasse 1

zusätzliche Kontrollzeit: ~> 23,5 sec.

Einlager-bereich

KonturenkontrolleI-Punkt

Beispiel: Gestaltung eines Identifikationspunkts (Variante 2)Kontrollzeit: 14,5 -> 23,5 sec.

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Variante 1Variante 2

Grenzzeit I-Punkt (sec.)

Länge der Warte-schlange

Ablese-richtung

Warteschlangenbildung im Einlagerbereich (Beispiel)1600 Einlagerungen / Tag1760 Einlagerungen / Tag

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Vorteil NachteilVariante 1 Knoten ist reversierbar;

daher problemlose Behälterausschleusung

Sehr geringe und kaum ausreichende Verweildauer zur Behälteridentifizierung

Variante 2 Ausreichend große Verweildauer zur Behälteridentifizierung, kann durch 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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Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6

verfügbare Spielzeit (sec.) 116,9 104,9 104,9 104,9 87,3 104,9

errechnete Spielzeit 70 % DSP (sec.)

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

Auslastung (%) 81,69 91,04 91,04 9104 109,39 91,04

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Gassen-Nr. 1 2 3 4 5 6

Auslastung (%) 75,30 83,91 83,91 83,91 100,02 83,91

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Lagerauslastung (%) 50 70 85 100Höhe (m) 28,28 23,47 36,88 40Länge (m) 81,32 96,23 106,02 115Mittl. Zeit pro Auftrag (sec.) 81,06 88,06 92,63 95,04Mittl. Einlagerzeit/Auf. (sec.) 80,51 87,49 92,04 94,44Mittl. Auslagerzeit/Auf. (sec.) 81,60 88,62 93,21 95,65Verbesserung 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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Einführung: Worum geht es hier?

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Anwendungsszenario FabrikplanungBeispiel 2 - Fertigung von Waffen

Zweizeilige Lagerzone in Halle A und Anbau

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Dreizeilige Lagerzone in Halle A

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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

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Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHFlexible Anlieferung von Werkzeugen, Material und Vorrichtungen an die Bearbeitungsstationen

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Werkfoto Mauser-Werke Oberndorf GmbHWarenein- und -ausgang des Materialflusssystems

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EinführungGrundlagen

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

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

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

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

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– Verbesserung der Programmgenauigkeit– Kollisionstest– Planung von Roboterarbeitszellen

Digitale Fabrik - Maschinensimulation

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