ISSN 2196-3371

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Handreichungen für die betriebliche Praxis

Flexibilisierung der Produktion – Maßnahmen und Status-Quo

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1. Flexibilität von ProduktionssystemenEine Voraussetzung für Flexibilität ist, dass das entsprechende System auf Veränderungen vorbereitet ist.

Dabei steht Flexibilitätsbedarf für „relevante Um-weltveränderungen“. Er entsteht primär durch Informationsdefizite. Auch innerhalb der Organi-sation kann ein Bedarf an Flexibilität entstehen, beispielsweise durch sich verändernde Anforde-rungen des Personals, Krankheitsfälle oder in-terne Störfälle.

Dabei hat die Bedarfsdeckung Wirkungen in mehreren Dimensio-nen, die jeweils zwei Ausprägungen annehmen können.

Insgesamt lässt sich Flexibilität folgendermaßen erklären:

Diese Definition versteht Fertigungsflexibilität als ganzheitliche Strategie des Unternehmens. Unternehmen sind dann hoch fle-xibel, wenn sie eine hohe interne, externe, reaktive und proaktive Flexibilität aufweisen.

Flexibilität lässt sich in die Kategorien operativ und strate gisch einordnen.

Operative Flexibilität bezieht sich auf alltägliche Veränderungen und Ereignissen, wie z. B. kurzfristige Nachfrageschwankungen, Störfälle und Knappheit von Inputfaktoren und Materialien. Ope-rative Flexibilität ist der Grundstein für Improvisation.

Strategische Flexibilität beschreibt die Fähigkeit eines Unterneh-mens, auf sich ändernde Anforderungen der Umgebung zu re-agieren und langfristige Erfolgsaussichten zu schaffen.

Je operativer, desto wichtiger ist die interne Dimension. Je strategischer die Flexibilität ist, desto mehr gewinnt die externe Dimension an Bedeutung.

Wirkungsdimension Ausprägung

Wirkungsebene Operativ / Strategisch

Zeitraum Kurzfristig / Langfristig

Zeitpunkt Reaktiv / Proaktiv

Wirkungsweise Quantitativ / Qualitativ

Wirkungsfeld Intern / Extern

Wirkungsintention Offensiv / Defensiv

Mögliche Wirkungsdimensionen

Das Flexibilitätspotenzial einer Organisation ist die Gesamtheit aller vorhandenen Hand-lungsoptionen, die genutzt werden könnten, um einen Flexibilitätsbedarf zu befriedigen.

Ein Flexibilitätsbedarf ist eine durch In for ma-tionsdefizite bezüglich Veränderungen der Sys-tem- und Umweltbedingungen ent stehende Diskrepanz zwischen Ist- und Sollzustand des Systems. Er kann bezüglich bestimmter Zielgrößen am effizientesten durch Aktivie-rung eines Flexibilitäts potenzials gedeckt werden.

Die Flexibilität ist die Fähigkeit einer Organisation, für sich ändernde organisationsinterne oder -externe Bedingungen ihr Flexibilitätspotenzial zu aktivieren, sowohl als Reaktion auf aktuellen Anpassungsbedarf als auch vorausschauend auf mögliche zukünftige Anforderungen.

Unternehmen müssen schnell, adäquat und mit hoher Qualität auf ihre Kunden eingehen und daher innovative, leistungsfähige und schnell verfügbare Produkte hervorbringen. Die-se müssen oft in hoher Variantenvielfalt und variierenden Stückzahlen gefertigt werden. Grundlegende Voraussetzung hierfür ist ein flexibles Produktionssystem. Die alleinige Kon-zentration auf Flexibilisierungsstrategien kann aber einem profitablen, stabilen Produkti-onssystems durchaus entgegenstehen. Die folgenden Ausführungen zur Flexibilisierung sind deshalb immer unter der übergeordneten Zielsetzung zu verstehen, eine Balance zwi-schen Stabilität und Flexibilität zu erreichen.

33Flexibilisierung der Produktion – Maßnahmen und Status-Quo

Externe Änderungstreiber können sein:

Technologische Treiber sind vor allem neue Fertigungstechnolo-gien, Werkstoffe oder IT-Technologien.

Umweltbezogene Änderungstreiber sind politische und rechtli-che Rahmenbedingungen sowie gesellschaftliche Einflüsse und Veränderungen im Bildungs- und Qualifizierungssystem.

Ressourcenveränderungen stehen mit dem Personal, den Be-triebsmitteln und dem Material in Zusammenhang.

Marktbezogene Veränderungen lassen sich auf die Globalisie-rung, den Wandel vom Hersteller- zum Käufermarkt und die Pro-dukte zurückführen. Sie sind die am häufigsten auftretenden Veränderungstreiber.

Interne Änderungstreiber gehen von Unternehmen selbst aus.

Die Ziele eines Unternehmens haben entscheidende Auswirkun-gen auf ein Produktionssystem. Eine Änderung von Unterneh-menszielen kann daher zu einer Anpassung der Produktion führen.

Die Unternehmensstrategie setzt durch entsprechende Maß-nahmen die Ziele um. Daher ist sie ein bedeutender innerer Änderungstreiber für die (Weiter-)Entwicklung von Produktions-systemen.

Leistungsdefizite eines Produktionssystems sind ebenso bedeu-tende interne Änderungstreiber. Aus der Analyse von Unsicher-heiten und ihrem Bedrohungspotenzial für die Unternehmenszie-le ergeben sich Änderungen des Produktionssystems.

2. Gestaltung flexibler ProduktionssystemeProduktionssysteme unterliegen ständig wechselnden Anforderungen. Ursächlich dafür sind interne und externe Einflussfaktoren, die auch als Änderungstreiber bezeichnet werden.

Die Flexibilität eines Produktionssystems kann also konkreter beschrieben werden als seine Fähigkeit, sein Flexibilitätspotenzial zur Deckung eines Flexibilitätsbedarfs hinsichtlich des Pro-dukts, den Prozessen und/oder der (Aufbau-)Organisation aktivieren zu können. Auch Mitar-beiter und Betriebsmittel weisen Potenziale zur Flexibilitätsgestaltung auf.

Seit Anfang der neunziger Jahre haben Maßnah-men, Konzepte bzw. Methoden, wie Teamarbeit, KVP, Kanban, TQM etc., Verbreitung gefunden, die unter anderem auch die Flexibilität in einem Produktionssystem betrachten.

Insbesondere Großunternehmen aus der Auto-mobil- und Automobilzulieferindustrie begannen unter dem Stichwort „Ganzheitliche Produkti-onssysteme“ (GPS) umfassende Konzepte um-zusetzen. Diese Maßnahmen setzen voraus, dass hierfür entsprechende (hohe) Ressourcen verfügbar sind. Aus diesem Grund ist die Um-setzung solcher Konzepte für kleine und mittel-ständische Unternehmen (KMU) schwierig und oftmals nicht sinnvoll.

Leitlinien der Gestaltung flexibler Produktionssysteme

Mensch Produkte Organisation Prozesse Betriebsmittel

• Flexibler Personaleinsatz

• Flexible Arbeitszeiten• Individuelle

Arbeitszeiten• Engagement

• Geringe Durchlauf- und Rüstzeiten

• Standardisierung• Transparenz

• Optimale Auslastung der Anlagen

• Kostenreduktion• Flexibilität der Anlagen

• Hohe Teileverfügbarkeit

• Keine Verschwendung• Variantenbildung

möglichst spät• Hohe Qualität• Geringe

Lagerbestände• Geringer Ausschuss

• Schlanke Organisa-tionsstruktur

• Planungsgenauigkeit• Geringe Wieder-

beschaffungszeit• Geringe Lieferzeit• Termintreue• Minimale

Kapitalbindung

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3. PraxisbeispielWie diese Methodik angewendet werden kann, verdeutlicht das nachfolgende Praxisbeispiel:

Um KMU die Gestaltung von Flexibilität zu er-leichtern, hat das Fraunhofer IFF ein ganzheitli-ches Vorgehensmodell (inkl. Methodenbaukas-ten) entwickelt, mit dessen Hilfe produzierende KMU ihre bestehenden Methoden und Konzepte effektiver und effizienter ausgestalten können.

Dazu müssen die Phasen Analyse, Bewertung und Gestaltung kontinuierlich durchlaufen wer-den. In der Analysephase wird zunächst die Ist-Situation erfasst, um einen umfassenden Überblick über das Unternehmen zu erhalten und Flexibilitätsbedarfe zu identifizieren. In der Bewertungsphase wird der Aufwand von Flexi-bilisierungsmaßnahmen ihrem Nutzen gegen-übergestellt. Anschließend werden in der Ge-staltungsphase Lösungen und Methoden für die Umsetzung und Nutzung von flexiblen Produkti-onssystemen bereitgestellt.

Die FlexiTech GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen, das kundenindividuelle Elektro-wärmetechnikkomponenten fertigt und mon-tiert. Wegen dieser Produktindividualisierung in Verbindung mit einer nicht planbaren, schwan-kenden Nachfrage und hoher Variantenvielfalt möchte das Unternehmen ein Produktionssys-tem entwickeln und implementieren, das eine situationsspezifische Anpassung auf Einzel- bzw. Kleinserienfertigung und standardisierte Serien-fertigung ermöglicht. Dadurch soll eine höhere Produktflexibilität und Volumenflexibilität bei gleichzeitiger Standardisierung der Arbeitsabläu-fe erreicht werden.

Zunächst wurde eine Wertschöpfungsanalyse durchgeführt, die die Prozesse und deren Relati-onen sowie die Zeitreihen der einzelnen Prozess-schritte hinsichtlich ihres Wertschöpfungsbei-trags betrachtet. Zudem wurde eine ergänzende Layoutanalyse ausgewählt, welche die Material-flüsse sowie Transportwege erfasst. So konnte ein ganzheitlicher Überblick der Material- und Fertigungsflüsse sowie der logistischen Prozesse geschaffen werden.

Als Ergebnis wurde eine hohe Produktflexibilität ermittelt. Es zeigte sich aber u. a., dass

viele zeitliche Verzögerungen im Prozess auftreten (z. B. aufgrund der Suche nach Werkzeug und Material),

keine eindeutige Definition des Arbeitsplatzes sowie des Arbeitsumfelds existiert,

die Organisation der Fertigung ohne IT-Unterstützung erfolgt und

keine klare Fertigungssteuerungsstrategie definiert ist.

Das Produktionssystem war somit für die Produktion in Einzel- bzw. Kleinserie gut aufgestellt, hatte aber wegen seiner werkstatt-bezogenen Anordnung Kapazitätsgrenzen bei der Serienfertigung. Es erlaubte also nur eine geringe Volumenflexibilität.

Um den betroffenen Mitarbeiter/innen die Notwendigkeit von Änderungen zu verdeutlichen, wurde ein Planspiel durchgeführt. Dazu schlüpften Mitarbeiter/innen und Führungskräfte in die ver-schiedenen Funktionen und Rollen, die auch im „echten Leben“ die Prozesse des Unternehmens bestimmen.

Struktureller Aufbau des Methodenbaukastens

55Flexibilisierung der Produktion – Maßnahmen und Status-Quo

Die Erkenntnisse aus dem Planspielerlebnis wurden anschließend im Rahmen einer Diskussion ausgewertet und schließlich in mög-liche Gestaltungsmaßnahmen zur Verbesserung des Produktions-systems übersetzt.

Die im Rahmen des Planspiels identifizierten Gestaltungsmaßnah-men wurden mit Hilfe einer Aufwand-Nutzen-Analyse auf ihre Um-setzbarkeit bewertet. Dabei wurden Maßnahmen ausgewählt, die mit einem geringen Aufwand hohen Nutzen versprechen und bei denen erste Erfolge bereits kurzfristig im Unternehmen sichtbar werden.

Auf Basis der Mengengrößen, der Sortimentsbreite und des Wie-derholgrads bei der Fertigung der einzelnen Erzeugnisse ließen

sich Empfehlungen für die Fertigungsformen (Strukturtypen) ableiten. Neben potenziellen Wegersparnissen im Materialfluss fanden weiterhin die Flächenproduktivität, die Lagerhaltung, die Durchlaufzeiten, die Ergonomie, die Realisierungskosten sowie die Produktqualität besondere Berücksichtigung. In diesem Zu-sammenhang wurden weiterhin für jeden Arbeitsplatz Stellen-beschreibungen erstellt, die durch die eindeutige Definition der Prozessschritte und -verantwortlichkeiten zu einer verbesserten Standardisierung der Tätigkeiten beitrugen.

Das Ergebnis besteht aus zwei idealtypischen Varianten, die jeweils für eine Einzel- bzw. Kleinserienfertigung (Sternanordnung) sowie für eine Serienfertigung (Kammstruktur) am besten geeignet sind.

4. Einsatz flexibilisierungsfördernder Maßnahmen in DeutschlandIn den Jahren 2010 und 2011 wurde eine bundesweite Untersu-chung zum Zusammenhang zwischen der Flexibilität von Unter-nehmen und dem Einsatz von potenziell flexibilitätsfördernden Maßnahmen, Methoden bzw. Instrumenten durchgeführt. Dieser Zusammenhang ist bisher kaum direkt untersucht worden. Die bis-herigen Untersuchungen lassen darauf schließen, dass der reine Einsatz von Technologien keine Produktflexibilität garantiert und dass die Kombination aus Technologien und organisatorischen Maßnahmen oftmals sinnvoller ist.

Im Rahmen der Unternehmensbefragung wurden 17 Gestaltungs-methoden aus dem entwickelten Methodenbaukasten im Hinblick auf ihren Einsatz in den Unternehmen abgefragt. Für folgende Maßnahmen konnten die Unternehmen auf einer fünfstufigen Ska-la (von „gar nicht“ bis „sehr hoch“) angeben, in welchem Umfang sie sie nutzen:

Entwickelte Kammstruktur (links) bzw. Sternanordnung (rechts)

Verbrauchssteuerung Team- und Gruppenarbeit Standardisierte Kennzahlen Fertigungssegmentierung Schnellrüsten Qualitätsmanagementtools Prozessstandardisierung Produktkooperation Poka Yoke Nullpufferprinzip Fertigungsnivellierung Kanban Just-in-Time Fließfertigung Dezentralisierung Benchmarking 5S-Organisation

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Die drei in der Produktion am häufigsten eingesetzten Flexibilisierungsmaßnahmen sind das Just-in-Time, die Prozessstandar-disierung und das Schnellrüsten. Darauf folgen Benchmarking, Produktkooperatio-nen, Fertigungssegmentierung, Team- bzw. Gruppenarbeit, standardisierte Kennzah-len, Fertigungsnivellierung und Verbrauchs-steuerung.

Um einen Zusammenhang zwischen Ge-staltungsmaßnahmen und Flexibilität er mitteln zu können, wurde der FlexPro-Fragebogen zur Selbsteinschätzung der Unternehmensflexibilität eingesetzt. Inter-ne und externe Unternehmensflexibilität wurden getrennt analysiert.

Vereinfacht dargestellt hat nur eine Maß-nahme, die Fertigungsnivellierung, einen statistisch signifikanten positiven Zusam-menhang mit externer Unternehmens-flexibilität.

84%

54%

81%

69%

52%

83%

68%

78%

93%

63%

49%

75%

52%

60%

62%

65%

76%

6%

17%

5%

14%

27%

6%

8%

7%

1%

15%

21%

10%

23%

12%

13%

19%

9%

gar nicht gering mittel hoch sehr hoch

5S-Organisation

Benchmarking

0 20 40 60Anteil der Aussagen in %

Umfang des Einsatzes

80 100

Dezentralisierung

Fließfertigung

Just-in-Time

Kanban

Fertigungsnivellierung

Nullpuffer

Poka Yoke

Produktkooperationen

Prozessstandardisierung

Q-Tools

Schnellrüsten

Fertigungssegmentierung

Std. Kennzahlen

Teamarbeit

Verbrauchssteuerung

Zusammenhang des Maßnahmeneinsatzes mit den Flexibilitätsdimensionen

gungsnivellierung und Schnellrüstverfahren einsetzen, sind eher in der Lage, sich an unter-nehmensinterne Veränderungen, wie den Ausfall von Technik oder Personal oder die Einführung neuer Technologien oder Prozesse anzupassen.

Interessant ist dabei insbesondere der Zusam-menhang zwischen Flexibilität und Prozessstan-dardisierung sowie dem Einsatz von standar-disierten Kennzahlen. Dies scheint zunächst wie ein Widerspruch. Die Standarisierung von Strukturen und Prozessen ermöglicht aber z. B. schnelleres Reagieren auf kurzfristige Kunden-anfragen oder bei Mitarbeiterausfällen eine ein-fachere Einarbeitung neuer Mitarbeiter/innen in die standardisierten Prozesse. Daher ist Stan-dardisierung ein Flexibilitätsbefähiger.

Zusammenfassend lässt sich dabei vermuten, dass flexibilitätsfördernde Gestaltungsmaßnah-men vor allem bei der inneren Anpassung eines Produktionssystems eine Rolle spielen. Für die di-rekte Steigerung der externen Flexibilität sind die Gestaltungsmethoden nicht unbedingt geeignet.

Im Gegensatz dazu wirken sich mehrere Flexi-bilisierungsmaßnahmen positiv auf die unter-nehmensinterne Flexibilität aus. Unternehmen, die Prozessstandardisierung, standardisierte Kennzahlen, Teamarbeit, Qualitätsmanagement-Tools, Benchmarking, 5S-Organisation, Ferti-

EXTERN INTERN

Prozessstandardisierung

Nullpufferprinzip

Team- und Gruppenarbeit

Produktkooperationen

Schnellrüsten

Fertigungssegmentierung

5S Organisiation

Bechmarking

Just-in-Time/Sequence

Verbrauchssteuerung

Fließfertigung

Standard. Kennzahlen

Poka Yoke

Fertigungsnivellierung

Dezentralisierung

Kanban

Q-Tools

77Flexibilisierung der Produktion – Maßnahmen und Status-Quo

5. ZusammenfassungDie empirische Untersuchung verdeutlicht u. a.

Flexibilität wird hauptsächlich als externe Dimension verstanden! Methoden zur Flexibilitätsgestaltung fokussieren aber vor allem

auf die interne Flexibilitätsperspektive! Unternehmen besitzen gerade hinsichtlich der Nutzung von

Methoden zur externen Flexibilitätsgestaltung Potenziale! Standardisierung schafft Flexibilität!

Bei der Durchführung entsprechender Flexibilisie-rungsprojekte sind folgende drei Aspekte zu be-rücksichtigen:

Projektmanagement: Effektive und effiziente Umsetzung des Projekts

Fachliche Bearbeitung: Die richtigen Dinge tun Change Management: Ziele verstehen und leben

Ein (idealtypischer) Prozess zur Veränderung von Produktionssys-temen muss in folgenden Phasen ablaufen:

1. Phase Zielfokussierung2. Phase Potenzial- und Bedarfsanalyse3. Phase Maßnahmenbewertung4. Phase Konzeption und Umsetzung 5. Phase Kontinuierliche Gestaltung

Dabei sind zu Beginn jeder Phase folgende Fragen zu beantworten:

Koordination: Folgen wir unseren Zielen? Kooperation: Sind alle Betroffenen beteiligt? Kommunikation: Sind alle Beteiligten informiert?

Ergänzende Informationen zum hier dargestellten Thema sowie weitere Inhalte des Forschungsprojekts FlexPro finden Sie unter www.flexpro.info und in den dort genannten Veröffentlichungen.

ImpressumISSN 2196-3371 – Handreichungen für die betriebliche Praxis Herausgeber: Christopher M. Schlick Ausgabe 2: „Flexibilisierung der Produktion – Maßnahmen und Status-Quo“ Autor: Jörg von Garrel Aachen 2013 Titelbild: © istockphoto/Yuri_Arcurs

KontaktFraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb

und -automatisierung IFF

Geschäftsfeld Logistik- und Fabriksysteme LFS

Sandtorstr. 22

39106 Magdeburg

Germany

www.iff.fraunhofer.de

www.flexpro.info

Gefördert von:

FörderschwerpunktBalance vonFlexibilität und Stabilität

Projektkonsortium