3.1 Organisationsgrundsätze - iwf.tu-berlin.de · Transfer- straße Umrüstbare Transfer- straße Flexible Transfer- straße Flexibles Fertigungs- netz Flexible Fertigungs- insel

Produktionstechnik I VL 5: Produktionsorganisation

Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

Technische Universität Berlin Folie 1

3.1 Organisationsgrundsätze

3.2 Organisation von Maschinen

3.3 Fabrik- und Arbeitsorganisation

3 Produktionsorganisation

- Aufbau- und Ablaufstruktur

- Leitungssysteme

- Organisationsformen im

Unternehmen

- Projektorganisation

- Organisation der Fertigung





Leitung

Hauptabteilung 2 Hauptabteilung 1 Hauptabteilung 3

Abteilung 3 Abteilung n Abteilung 1 Abteilung 2

Stelle 3 Stelle n Stelle 1 Stelle 2

1. Ebene

2. Ebene

3. Ebene

n. Ebene

Aufbau- und Ablauforganisation

Quelle: Wiendahl





Leitungssysteme

Mehrlinien-System

Sparten-Organisation Stablinien-System

Einlinien-System

Quelle: Fayol, Taylor, Wiendahl

Linie

Stab

Sparten-

leiter

+ klare Kom-

petenzverhält-

nisse

+ klare Fehler-

ortung

+ geeignet für

kleine Unter-

nehmen

- zu unflexibel

und langsam

für große

Unternehmen

+ eindeutige

disziplinarische

Zuordnung

- gegenseitiger

Informations-

austausch

zwischen den

Meistern

erforderlich

+ Stab hat eine

beratende

Funktion

- Stab führt Ent-

scheidungen

her, die er

nicht verant-

worten muss

- Unklarheit über

Weisungsrecht

Linie/Stab

+ Entlastung der

Unternehmens-

..leitung

- erhöhter

..Bedarf an

..Leitungsstellen

Beispiel:

Automobil-

branche: Klein-,

Mittel-,Ober-

klassewagen





Eindimensionale Organisationsformen im Unternehmen

Objekt-Organisation

Funktionale Organisation

Geschäftsführung

Beschaffung Verwaltung Vertrieb Produktion

Geschäftsführung

Produkt X Produkt Z Produkt Y

Quelle: nach Spur

„Verrichtungsorientiert“

klassische Organisations-

form, hohe Spezialisierung

+ bestmögliche Aufgaben-

erfüllung

+ gute Nutzung von vor-

handenen Ressourcen

- produktorientierte Erfolgs-

kontrolle ist schwierig

„Objektorientiert“

+ gute Koordination inner-

halb der Sparte

+ gute Erfolgskontrolle

und -zuweisung

- schlechtere Ausnutzung

von vorhandenen

Ressourcen

Eignung für Unternehmen

mit uneinheitlicher Produkt-

palette





Mehrdimensionale Organisationsformen im Unternehmen

Matrix-Organisation

Geschäfts-

führung

Beschaffung

Produkt X

Vertrieb Produktion

Produkt Y

Produkt Z

Quelle: nach Spur

+ Vereinigung der Vorteile

der funktionalen und der

objektorientierten

Organisationsform

- mögliche widersprüch-

liche Anweisungen von

Fachvorgesetzten und

Projektmanager

2- und 3-dimensionale

Struktur möglich, die i. d. R.

nach Funktionen, Objekten

oder Regionen gegliedert

ist





Projektorganisation in der Linienorganisation

Unternehmensleitung

Vertrieb Fertigung Konstruktion

Normung

Marketing

Versand

Projektmanager

Linien-Projektorganisation Belastung durch das Projekt

Marketing

Quelle: DIN 69 901, nach Wiendahl

„Projekt“:

- Zielvorgabe durch

Beschreibung der Aufgabe

- personelle, sachliche,

finanzielle und zeitliche

Abgrenzung gegenüber

anderen Vorhaben

- Beteiligung mehrerer

Organisationseinheiten

- Einmaligkeit der

Bedingungen

Teilefertigung

Montage

Akquisition Projektierung

Detail-

konstruktion





Projektorganisation in der Matrixorganisation

Matrix-Projektorganisation

Unternehmensleitung

Projekt-

manager A

Vertrieb Fertigung Konstruktion

Projekt-

manager B

Projekt-

manager C

Belastung durch das Projekt

Projekt-

manager A

Quelle: nach Wiendahl





Organisation der Fertigung

Fertigung

Teilefertigung Montage

Überführung von Werkstücken

aus dem Rohzustand

in einen Fertigzustand

Urformen

Umformen

Trennen

Beschichten

Stoffeigenschaft ändern

Zusammenbau von Einzelteilen

zu Baugruppen

und ganzen Produkten

Fügen

Handhaben

Justieren

Kontrollieren

Sonderoperationen

Quelle: VDI Richtlinie 2815





Fertigungstypologie

Quelle: Schomburg

Fertigung

Art Struktur Ablaufart





Fertigungsart

Einmal-

fertigung

Massen-

fertigung

Einzel- und

Kleinserienft.

Häufigkeit der

Leistungswiederholung

Serien-

fertigung

Quelle: Schomburg

- Erzeugnis wird nur einmal

hergestellt

- Fertigung auf Bestellung

- Verwendung universeller

Fertigungsmittel

- große Auflagestückzahlen

bei großer Wiederhol-

häufigkeit

- verläuft über längere

Zeiträume gleichmäßig

- hochspezialisierte

Einzweckfertigungsmittel

- Produktion großer Auflage-

stückzahlen

- hoher Vorbereitungsaufwand

- Spezialisierung und

Automatisierung der

Fertigungsmittel

- niedrige Stückzahlen

- geringe Wiederholhäufigkeit

- Termin- und Kapazitäts-

planung sind

auftragsbezogen

Fertigungsarten





Fertigungs-

ablaufart

Räumliche Anordnung

der Fertigungsmittel

Quelle: Schomburg

Baustellen-

fertigung

- Fertigungsmittel sind

räumlich am ortsfesten

Fertigungsobjekt

z. B. Aufzüge, Schiffbau

Werkstatt-

fertigung

- Fertigungsmittel

mit gleichartigen

Bearbeitungsver-

fahren sind in Ab-

teilungen zusam-

mengefasst

z.B. Dreherei, Fräs.

Gruppen-

fertigung

- zur Bearbeitung

ähnlicher Objekte

benötigten Ferti-

gungsmittel sind

räumlich zusam-

mengefasst

z. B. Fertigungsinsel

Linien-

fertigung

- Fertigungsmittel in

Fertigungsvorgangs-

folge angeordnet und

flexibel verkettet

z. B. flexible Fertigungs-

linie

Fließ-

fertigung

- Fertigungsmittel der

Arbeitsvorgangsfolge

angeordnet und starr

verkettet

z. B. starre Transfer-

straße

Fertigungsablaufarten





Fertigungs-

struktur

Fertigungstiefe

Geringe

Fertigungstiefe

Mittlere

Fertigungstiefe

Große

Fertigungstiefe

Quelle: nach Schomburg

Geringe Fertigungstiefe: Große Teile der Produktion werden extern durchgeführt

Große Fertigungstiefe: Die meisten Leistungen werden selbst erstellt und nur wenige

Aufträge extern vergeben

Fertigungsstrukturen





Inselfertigung

• Werkstücke mit ähnlicher Form

• gleiche Operationen je Werkstück

• unterschiedliche Folgen von Operationen

• unterschiedliche Bearbeitungszeiten

Quelle: Nedeß

Werkstattfertigung Fließfertigung

• großes Spektrum an Formen von Werkstücken

• unterschiedliche Operationen je Werkstück

• unterschiedliche Folgen von Operationen

• stark unterschiedliche Bearbeitungszeiten

• Werkstücke mit gleicher Form

• gleiche Operationen je Werkstück

• gleiche Folgen von Operationen

• ausgetaktete Bearbeitungszentren

Inselfertigung





Gruppenfertigung

Flexible Fertigungssys-

teme, Fertigungszellen,

Fertigungsinseln

S

D S

D

F

B

D

F

B

F

Fließfertigung

Transferstraßen,

Fließfertigung,

Reihenfertigung

S

F

B

D B

F

B

D

Werkstattfertigung

Einsatz konventioneller

Maschinen, Aufstellung

NC-Maschinengruppen

F

D D F

D D F

B B

Erhöhung der

Transparenz

Erhöhung der

Flexibilität

D – Drehen

B – Bohren

S – Schleifen

F – Fräsen

Quelle: nach Hauertmann

Kombination von Vorteilen





• Senkung der

Bestände

• Senkung des

Transportaufwands

• Steigerung der

Produktivität

• Reduzierung von

Bereichen

• bessere Ausnutzung

der Arbeitszeit

• Steigerung der

Arbeitszufriedenheit

• Nutzung der

Qualifikation und

des Potentials der

Mitarbeiter

• Delegation von

Aufgaben und

Verantwortung

• Verbesserung der

Produktqualität

• Beschleunigung der

Qualitätsregelung

• Verbesserung der

Prozessqualität und

der Verfügbarkeit

Kosten Humanisierung Qualität Flexibilität

• Senkung der

Durchlaufzeiten

• Erhöhung der

Reaktionsfähigkeit

• Reduktion von

Planungsaufwand

und Vorlaufzeit

• Größere

Transparenz der

Fertigung

Quelle: AWF

Ziele der Fertigungsinselbildung









- Einzelmaschinen

- Flexible

Mehrmaschinensysteme

- Starre

Mehrmaschinensysteme





Flexibilität

Pro

du

ktivitä

t

Quelle: nach Weck

Einzel-

maschinen

Flexible

Mehrmaschinen-

systeme

Starre Mehrmaschinensysteme

Starre

Transfer-

straße Umrüstbare

Transfer-

straße Flexible

Transfer-

straße Flexibles

Fertigungs-

netz Flexible

Fertigungs-

insel Flexible

Fertigungs-

zelle Bearbei-

tungs-

zentrum Numerisch

gesteuerte

Universal-

maschine Manuelle

Universal-

maschine

Einzweck-

maschine

umrüstbare

Einzweck-

maschine

Konzepte der maschinellen Fertigung





Quelle: nach Weck, Fa. Knuth

Leit- u. Zug-Spindel-

drehmaschine:

• handbediente Maschine für den

Werkstattbereich

• Horizontalbauweise

• Außen- und Innengewindedre-

hen, Konturdrehen, Bohr- und

Gewindeschneidarbeiten

Stirnfräsmaschine:

• handbediente Maschine für den

Werkstattbereich

• Fräserachse steht senkrecht zu

der zu bearbeitenden Fläche

Manuelle Universalmaschine





Quelle: nach Weck, Fa. Traub

• schrittweise Weg- und

Schaltbefehle in Form von

Zahlencodes mit Hilfe von

Mikroprozessoren

• Befehle werde über

automatisch lesbare

Datenträger eingelesen

• Steuerinformationen werden

rechnerintern verwaltet:

CNC = Computerized

Numerical Control

Numerisch gesteuerte Universalmaschine





Quelle: nach Weck, Fa. Mikromat

• zur Ausführung von mindestens

zwei Bearbeitungsoperationen

geeignet, z. B. Bohr- und Fräs-

bearbeitung

• Werkzeugspeicher

• automatischer Werkzeug-

wechsel

• mind. 3 CNC gesteuerte Achsen

Bearbeitungszentrum





Quelle: nach Weck, Fa. Voith Siemens, Fa. Hüller Hille

• nur für die Herstellung eines

bestimmten Teils geeignet

• höhere Produktivität als bei

NC-Maschinen oder Bearbei-

tungszentren bei minimaler

Flexibilität

Einzweckmaschine

Beispiel: Einzweckmaschine als

Station starrer Transferstraßen

Beispiel: Vertikaldrehmaschine

(Sondermaschine) für Vorortfertigung

eines Turbinenläufers





• nur für die Herstellung einer

bestimmten Teilegruppe

geeignet (hier: Zahnräder)

• durch mögliche Umrüstung

können leicht unterschiedliche

Teile gefertigt werden

• etwas geringere Produktivität

als bei reinen Einzweck-

maschinen

Quelle: nach Weck, Fa. Prawema

Umrüstbare Einzweckmaschine





Quelle: nach Weck, Fa. Traub

• Drehzelle für die Dreh-, Bohr-

und Fräsbearbeitung

• Außenverkettung

• automatischer Materialfluss

• für eine mittlere Anzahl von un-

terschiedlichen Werkstücken

• Werkstückspeicher

Flexible Fertigungszelle





Quelle: nach Weck, Fa. Hüller Hille

• Automatische Werkstück-

komplettbearbeitung mit sich

ersetzenden oder sich

ergänzenden Maschinen

• flexible Materialflussverkettung

• flexible Werkzeugversorgung

• integrierte Rechnersteuerung

Flexible Fertigungsinsel





Quelle: nach Weck, Fa. Fritz Werner, Herter

• halbautomatische Werkzeug-

versorgung mit rechnergeführter

Bestückung der Wechselkas-

setten am Rüstplatz

• rechnergeführtes Werkzeugla-

ger mit Reststandzeitverwaltung

und integrierter Werkzeugvor-

einstellung

• Werkstück- und Werkzeugver-

sorgung über ein gemeinsames

Transportsystem

• kleine bis mittlere Teilevielfalt

• mittlere Losgrößen

Flexibles Fertigungsnetz (Fertigungssystem)






• Einzweckmaschinen, für eine

bestimmte Bearbeitungs-

aufgabe zusammengestellt

• automatischer Werkstückfluss

• aus Rohteillager, Bearbeitungs-,

Mess- und Montagestationen

zusammengesetzt

Flexible Transferstraße





Quelle: Tietze

• „holone Systeme“ („Holos“ = das

Ganze, „-on“ = Teil von etwas

• Standardmaschinen

• geringe Investitionskosten

• flexibles Materialflusssystem

mit redundanten Transport-

möglichkeiten

• dadurch hohe Verfügbarkeit

und Produktivität

Bearbeitungsgraph Bearbeitungsgraph

mit Transmissionen Fertigungsgraph

Holon Werkstück

Holon

Maschine

Holon Transport

Umrüstbare Transferstraße






• bestehen aus einer Vielzahl von

hintereinander aufgereihten

Bearbeitungsstationen

• automatische Werkstücktrans-

porteinrichtung

• getakteter Arbeitsfortschritt

• hohe Investitionskosten

• nur in der Großserienproduktion

wirtschaftlich einsetzbar

Starre Transferstraße









- Gruppenarbeit

- Fertigungssegmentierung

- Schlanke Fertigung

- Fraktale Fabrik

- Virtuelle Realität in der

Produktion

- Virtuelle Teams und Telearbeit





Formen der Arbeitstruktur

Quelle: nach Wiendahl

Arbeitsteilung

Job Rotation

Job Enrichment

Job Enlargement

- spezialisiertes Arbeiten

- geringer Arbeitsinhalt

- Monotonie

- einseitige Belastungen

- Taktbindung

- Tauschen der Arbeits-

aufgaben

- Platzwechsel innerhalb von

Gruppen

- weniger Monotonie

- flexibler Einsatz der

Arbeitskräfte

- mehrere, verschiedenartige

Tätigkeiten mit einer neuen

inhaltlichen Aufgabe

- kontrollierende Tätigkeit

- Identifikation mit dem Produkt

- „Teilautonome Arbeitsgruppen“

- zusätzlich alle indirekt produk-

tiven Tätigkeiten (Qualitätsüberwa-

chung, Materialbeschaffung, ...)

- größte Selbstverwirklichung





Fertigungssegmentierung

Unternehmen

Betriebe

Fertigungssegmente

Fertigungssysteme/ -inseln/ -zellen

Einzelmaschinen

Ziele der „Fabrik in der Fabrik“:

- Durchlaufzeitverkürzung

- Produktivitätssteigerung

- Erhöhung der Mitarbeitermotivation

- bessere Kostenzuordnung

- Schnittstellenminimierung

- Servicegradverbesserung

- Gemeinkostensenkung

- Bestandssenkung

Quelle: Wildemann, Spur

Produktorientierte Organisationseinheiten:

- umfassen mehrere Stufen der logistischen Kette

- verfolgen spezielle Wettbewerbsstrategien

- nutzen Synergie- und Skaleneffekten innerhalb

der einzelnen Segmente

- wenden das Fließprinzip an

- haben als teilautonome Arbeitsgruppen weit-

gehend Produktions- und Kostenverantwortung





Lean Production (Schlanke Fertigung)

Ziele von Lean Production

mehr

• Produktivität

• Qualität

• Flexibilität

• Qualifikation

• Automatisierung

• Kommunikation

weniger

• Hierarchie

• Arbeitsteilung

• Fehler

• Bestände

• Personal

• Produktionsfläche

• Entwicklungszeit

• Komplexität

• Dezentrale Organisationseinheiten, gruppenorientierte Arbeitstrukturen

• Bidirektionaler Informationsfluss zwischen den Bereichen

• Anwendung des Just-in-time-Prinzips in bezug auf Material und Information

Quelle: nach Womack, Bösenberg





Zulieferpyramide eines Kfz-Herstellers

Kfz-Hersteller

Stufe 1:

Systemlieferant

Stufe 2:

Komponentenlieferant

Stufe 3:

Einzelteillieferant

Quelle: nach Kunerth

Voraussetzungen:

• Produkt- und Prozess-

optimierung

• Optimierung von

Fertigungsstrukturen/der

innerbetrieblichen

Logistik

• Minimierung der Vorräte

in der gesamten

Materialflusskette

• Gestaltung externer

Logistikstrukturen

• durchgängiger

Informationsfluss





Die Fraktale Fabrik

Quelle: Warnecke

• Selbstähnlichkeit:

Jedes Fraktal ist selbstähnlich

und leistet Dienste

• Selbstorganisation:

Optimale Organisation mittels

angepasster Methoden

• Selbstoptimierung:

Selbständiges Formulieren

von Zielen und Beziehungen

• Zielorientierung:

Widerspruchsfrei

• Dynamik:

Vernetzung über ein leistungs-

fähiges Informationssystem

Merkmale von

Fraktalen

• Transparenz von Abläufen

und Zustandsgrößen

• Motivation als zentraler

Geltungsgrundsatz

• Kooperation

statt Konfrontation

• Verinnerlichung von Zielen

• Qualitätsbewusstsein als

Selbstverständnis

• Keine Wettbewerbsgrenze an

der Unternehmensgrenze

Prinzipien der

Fraktalen Fabrik

Ein Fraktal ist eine selbständig

agierende Unternehmenseinheit,

deren Ziele und Leistungen

eindeutig beschreibbar sind

Definition





Vergleich von virtueller und „wirklicher“ Realität

Virtuelle Realität „Wirkliche“ Realität

Quelle: Volkswagen AG





Virtuelle Realität im Automobilbau

Roboter-Simulation Virtuelle Montage






Einbeziehung der Fabrikarbeiter als „Mit-Gestalter“

fachübergreifendes

Team

Phase I

Methodenplanung +

praktische Simulation

Phase IV

Anlaufunterstützung

Ausgangsbasis

Virtuelle

Untersuchungen

Phase III

Qualifizierung vor Ort

Phase II

Neuplanung +

Implementierung






Telearbeit in flexiblen Strukturen

Quelle: BMW AG

Flexibilisierung zwischen Freizeit,

Familien- und Berufstätigkeit

Gesellschaft

Unternehmen

Telearbeiter

Verbesserung der Arbeitsabläufe

und Steigerung der Qualität

Verminderung der Verkehrsströme

und Stärkung ländlicher Regionen

Alternierende Telearbeit:

- für alle Mitarbeiter mit geeignetem Aufgabenspektrum

- Mitarbeiter arbeiten 1-2 Tage/Woche im

„Home-Office“

- sogenannte „Satellitenbüros“ sind angedacht

Ergänzende Telearbeit:

- für Führungskräfte

- flexible persönliche Arbeitsplatzgestaltung

- störungsfreies konzeptionelles Arbeiten

Zielgruppen der BMW-Group: Hochquali-

fizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Geeignete Aufgabenbereiche:

- IT-Funktionen

- Konzeptionelle Entwicklungsaufgaben

- Planungsumfänge

- zeitzonenübergreifende Zusammenarbeit

- Systembetreuung (z. B. Produktion,

Logistik)

Gesamtanzahl Telearbeiter

BMW Group (06/2004):

3.402

Geschätztes Potential:

8.100





Betriebsvereinbarungen für Telearbeit

Quelle: BMW AG

Themen Vereinbarungen

Arbeitszeit

Festlegung der

Telearbeitstage

Zeiterfassung

Leistungsbeurteilung

Nacht-, So- u. Feiertage,

Mehrarbeit

Unfall, Urlaub, Krankheit

Haftung

• Individuelle wöchentliche Arbeitszeit, keine Änderung

• Individuelle und flexible Absprache mit dem

Vorgesetzten oder dem Team

• Mit systematischer Vorgabe der Sollarbeitszeiten

• Flexibler Ausgleich und keine Aufschreibungspflicht

• Gleiche Regelung wie im Betrieb

• Keine Zuschläge (ohne Anordnung)

• Gleiche Regelung wie im Betrieb

• Beschränkung auf grobe Fahrlässigkeit (inkl. Familie)

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