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2021 | Buch

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Fabrikplanung

Handbuch Produktion und Management 4

herausgegeben von: Prof. Dr. Peter Burggräf, Prof. Dr. Günther Schuh

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Das mehrbändige Handbuch "Produktion und Management" richtet sich an Fach- und Führungskräfte technologieorientierter Unternehmen, die nach methodischer Unterstützung suchen, ebenso wie an Wissenschaftler und Studenten der Ingenieurwissenschaften und der Betriebswirtschaftslehre.

Der Band Fabrikplanung behandelt diese als einen modularen Prozess. Die frei konfigurierbaren Planungsmodule ermöglichen die individuelle Anpassung der Fabrikplanung an sich ändernde Rahmenbedingungen. Jedes Planungsmodul wird detailliert vorgestellt. Dabei werden neben methodischen Vorgaben auch konzeptionelle Lösungen zur Gestaltung aller Teilbereiche der Fabrik vorgeschlagen. Damit erhält der Fabrikplaner ein Handbuch, das ihn bei seiner täglichen Arbeit unterstützt und eine wissenschaftliche Vertiefung der Praxisthemen ermöglicht.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Chapter 1. Einführung in die Fabrikplanung

Zusammenfassung

In der Regel ist die Layoutplanung die nächstliegende Vorstellung vom Begriff Fabrikplanung. Ein Verständnis der Fabrikplanung als Methodik zur Anordnung von Flächen greift jedoch viel zu kurz. Die Fabrikplanung gehört stattdessen zu den facettenreichsten Aufgaben für Ingenieurinnen und Ingenieure der Produktion. Gleichsam des sportlichen Zehnkampfes gilt es, in einer engen zeitlichen Abfolge unterschiedlichste Disziplinen auszuführen: Prozessplanung, Auslegung der Produktionssteuerung, Personalplanung, Kosten- und Investitionsrechnung und Gebäudeplanung, um nur einige Beispiele zu nennen. Berechtigterweise kann sich die Fabrikplanung daher als Königsdisziplin des Maschinenbaus bezeichnen lassen. Deswegen werden im ersten Kapitel dieses Buches die Grundlagen der Fabrikplanung vermittelt und insbesondere mit dem Aachener Modell der Fabrikplanung ein hochaktuelles Beispiel für Vorgehensweisen in der Fabrikplanung vorgestellt.

Peter Burggräf, Günther Schuh, Matthias Ebade Esfahani, Matthias Dannapfel, Jan Nöcker, Cathrin Wesch-Potente

Kapitel 2. Standortplanung

Zusammenfassung

Die Standortplanung aus strategischer Sicht ist nicht allein im Fokus der Fabrikplanung, sondern liegt hoheitlich bei der Unternehmensführung. Für die Ausgestaltung eines vorhandenen oder neuen Standortes ist jedoch die Kenntnis der zugrundeliegenden wesentlichen Grundannahmen für den Fabrikplaner bzw. der Fabrikplanerin von großer Bedeutung, weil sich diese stark auf die späteren Fabrikmerkmale auswirken. Dabei umfasst die Standortplanung die gedankliche und systematische Vorwegnahme einer Entscheidung über einzelne Betriebsstandorte, deren Verteilung (Standortwahl) sowie deren Struktur (Standortstrukturplanung). Damit dem Fabrikplaner bzw. der Fabrikplanerin solch eine Entscheidungen und auch die Rahmenbedingungen, unter der solch eine strategische Entscheidung getroffen wird, vertraut ist, wird in Kap. 2 besonders auf die Standortplanung und damit einhergehende Themen eingegangen, wie z. B. die Prinzipien der Wertschöpfungsverteilung, die Standortstrukturplanung und die Standortwahl.

Peter Burggräf, Günther Schuh, Matthias Dannapfel, Matthias Ebade Esfahani, Axel Hoeschen, Sebastian-Mihail Ivanescu, Thomas Jasinski, Daniel Kupke

Kapitel 3. Dimensionierung und Strukturierung der Produktion

Zusammenfassung

Kap. 3 beschreibt zwei grundlegende Planungsbausteine für die Planung einer Fabrik und der damit unmittelbar einhergehenden Entwicklung eines Produktionssystems: Die Dimensionierung sowie die Strukturierung der Produktion. Die Struktur einer Fabrik beschreibt die Ordnung von Funktionseinheiten, also den Bausteinen bzw. Konstruktionselementen einer komplexen Struktur (z. B. die Produktion, Arbeitsstationen, die Logistik, indirekte Bereiche sowie Verwaltungs- und Personalbereiche) und deren Beziehungen, Abhängigkeiten sowie Wechselwirkungen untereinander. Primäre strukturbestimmenden Funktionseinheiten in einer Fabrik sind dabei die Produktion und die Logistik. Die Dimensionierung der Produktion zielt darauf ab, für ein zukünftiges Produktionssystem die Ressourcen zu bestimmen, die für die Herstellung eines geplanten Produktionsprogramms benötigt werden. Dabei gilt es, die zukünftigen Ressourcenbedarfe zu antizipieren und dahin gehend festzulegen, dass für einen definierten Zeithorizont ein angestrebtes Produktprogramm hergestellt werden kann. Das Ergebnis der Dimensionierung sind Bedarfe an Betriebsmitteln, Personal und Flächen für die zu planende Produktionsstätte.

Peter Burggräf, Christoph Nowacki, Sebastian Kamp, Fabian Bachmann

Kapitel 4. Produktionsprozessplanung

Zusammenfassung

Die Produktionsprozessplanung beschäftigt sich mit der Frage, wie die Anforderungen eines Produktes an seine Erstellung produktionsprozesstechnisch umgesetzt werden können. Bei der Planung des Produktionsprozesses ist die Abfolge der notwendigen Teilverrichtungen zeitlich und räumlich aufeinander abzustimmen. Daher beschäftigt sich Kap. 4 zunächst mit der Festlegung der Ziele, nach denen die Gestaltung erfolgen soll. Diese Ziele lassen sich auf vier Merkmale herunterbrechen, die sich zum Teil gegensätzlich verhalten, sodass vorab eine strategische Ausrichtung erfolgen sollte. Dabei ist die Analyse der Produktionsaufgabe der erste Schritt und definiert die Anforderungen an die Produkterstellung. Auf dieser Basis werden dann die Prozesse in der Fertigung und Montage geplant. Eine abschließende Bewertung reflektiert die Zielerreichung und den Nutzen der betrachteten Zielgrößen.

Peter Burggräf, Günther Schuh, Matthias Dannapfel, Sascha Fuchs, Andreas Roderburg, Ralf Schlosser, Stefan Tönissen

Kapitel 5. Produktionslogistikplanung

Zusammenfassung

Die Produktionslogistik umfasst alle logistischen Vorgänge im Werk. Abzugrenzen davon sind die Beschaffungs- und Distributionslogistik; sie regeln sämtliche logistischen Abläufe nach außen. Die Produktionslogistik befasst sich überwiegend mit der Planung und Umsetzung der innerbetrieblichen Materialbereitstellungsprozesse. Bedeutend für die Fabrikplanung ist nicht nur die Bestimmung direkter Bereitstellungsflächen am Arbeitsplatz, die jeweils aus den in der Produktionslogistikplanung festgelegten Bestandserwartungen resultieren, sondern auch die Auslegung aller Lagerstufen entlang der gesamten Logistikkette (Wareneingang bis Warenausgang). Die Lagerstufen werden maßgeblich durch die Materialbereitstellung bestimmt. Aus diesem Grund wird in Kap. 5 zunächst die innerbetriebliche Materialbereitstellung vorgestellt, dann der Ablauf der Bereitstellungsplanung beleuchtet und abschließend eine Bewertung der Bereitstellungsprozesse vorgenommen.

Peter Burggräf, Matthias Dannapfel, Mateusz Swist, Matthias Ebade Esfahani

Chapter 6. Fertigungsmittel- und Personaleinsatzplanung

Zusammenfassung

Innerhalb der Fabrikplanung gehört die Planung von Produktionsressourcen zu den wichtigen drei Themen neben der gesamten Fabriklayoutgestaltung und der Ableitung der Produktionsplanungs- und -steuerungskonzepte. Zu den Aufgaben der Ressourcenplanung zählen die Darstellung des Kapazitätsangebotes und dessen Abgleich mit dem Kapazitätsbedarf sowie die Gestaltung der Ressourcen Personal und Fertigungs-, Montage- und Logistikmittel. Der Abgleich des Kapazitätsangebotes mit dem -bedarf ergibt die Anzahl der notwendigen Ressourcen, die eingestellt (Personal) oder beschafft (Produktionsmittel) werden müssen.

Peter Burggräf, Matthias Dannapfel, Matthias Ebade Esfahani, Christian Pulz, Philipp Attig

Kapitel 7. Gestaltung der Produktionssteuerung

Zusammenfassung

Die Gestaltung der Produktionssteuerung bildet ein weiteres zentrales Themenfeld der Fabrikplanung. Sie definiert den organisatorischen Ablauf der Produktionsaufträge unter Berücksichtigung des Produktionsprogramms innerhalb der Vorgaben, die in der Produktionsplanung gesetzt wurden [1]. Die sich ableitenden Materialflüsse wirken sich dabei unmittelbar auf Arbeitsplatzstrukturen und somit auf Flächen- und Raumbedarfe aus [2].

Peter Burggräf, Günther Schuh, Matthias Dannapfel, Till Potente, Christian Pulz, Mateusz Swist, Tobias Welter, Matthias Ebade Esfahani

Kapitel 8. Layoutplanung

Zusammenfassung

Im Rahmen der Layoutplanung fließen die gewonnenen Erkenntnisse zum Produktionsprozess, den notwendigen Kapazitäten, der angestrebten Segmentierung und den vorherrschenden Restriktionen in ein oder mehrere Layouts ein. Grundlegendes Ziel ist die Erarbeitung des zukünftigen Layouts der Fabrik nach bestimmten Gestaltungskriterien, welche die zukünftige Produktion verschwendungsfrei gewährleisten. Dafür werden in Kap. 8 die sieben Prinzipien der Layoutplanung, die die Grundlage des Planungsvorgehens bilden, vorgestellt. Mittels dieser Prinzipien sollen verschiedene zu betrachtende Szenarien sowie zur Diskussion stehende Planungsalternativen in einem Layout optimal abgebildet werden. Vor diesem Hintergrund gliedert sich die Erarbeitung eines Fabriklayouts in vier Teilbereiche, die in der praktischen Anwendung gleichzeitig bearbeitet werden. Dies führt oft aufgrund mangelnder Informationen zu vorläufigen, unscharfen Ergebnissen. In Konsequenz dessen erfolgt die Bearbeitung oftmals iterativ. Wenn alle konkrete Layoutalternativen vorliegen, gilt es diese mithilfe geeigneter Bewertungskriterien zu bewerten und dann basierend auf dem Ergebnis ein passendes Layout auszuwählen.

Peter Burggräf, Sven Koch, Matthias Ebade Esfahani, Sebastian Patrick Vierschilling, Viviane Hahn

Chapter 9. Gebäudeplanung und Technische Gebäudeausrüstung

Zusammenfassung

Nachdem in den letzten Kapiteln vorwiegend die Planung des Produktions- und Logistiksystems thematisiert wurde, geht Kapitel 9 auf die zugehörige Infrastruktur der Fabrik ein. Dazu zählt zum einen die Planung des Gebäudes, die neben den Personal- und Betriebskosten sowie den Betriebsmitteln einen weiteren Kostenfaktor darstellt. Bisher wurde das Gebäude lediglich als das Objekt betrachtet, das Nutz- und Arbeitsflächen bereitstellt und die Hüllfunktion übernimmt. Dabei kann eine Gebäudekonzeption wesentliche Bereiche der Produktion und damit des Unternehmens positiv sowie negativ beeinflussen. Zum anderen geht Kapitel 9 auf die Planung der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) ein, wie z. B. die raumlufttechnischen Anlagen und Heizungsanlagen. Außerdem wird die Erhöhung der Energieeffizienz einer Fabrik betrachtet, die aktuell immer mehr an Relevanz wird und neben der Versorgung des Produktionsprozesses mit den erforderlichen Medien ein weiteres wesentliches Ziel in der Auslegung der TGA in der Fabrikplanung ist.

Martin Trautz, Ralf Herkrath, Marten F. Brunk, Matthias Dannapfel, Sven Koch

Kapitel 10. Integriertes Anlaufmanagement

Zusammenfassung

Innerhalb des Produktentstehungsprozesses ist der Übergang von der Produktentwicklung zur Serienproduktion von essenzieller Bedeutung, um organisatorische und technische Störungen beim Hochlauf der Produktion zu vermeiden und die Time-to-market zu verkürzen. Vor diesem Hintergrund beschreibt Kap. 10 zunächst die Grundlagen des Anlaufmanagements und verdeutlicht hierbei mitunter den Zusammenhang zum Themenfeld der Fabrikplanung. Hierbei wird unter anderem das Spannungsfelds beschrieben, in dem sich Anlaufmanager und Anlaufmanagerinnen während des Anlaufs eines Produktionssystems befinden. Neben den klassischen Beschreibungsmodellen wie der Anlaufkurve und dem Phasenmodell werden auch systemimmanente Einflussgrößen auf den Anlauf von Produktionssystemen und die drei Ebenen des übergeordneten Zielsystems im Anlauf vorgestellt. Anschließend werden grundsätzliche Aufgaben des Anlaufmanagements beschrieben, welche übergreifend der Beherrschung der Komplexität des Produktionsanlaufs dienen. Hier werden insbesondere geeignete Managementmethoden und Werkzeuge vorgestellt, die Anlaufmanagern und Anlaufmanagerinnen als Basis dienen sollen, um den Anlauf eines Produktionssystems effizient und effektiv durchzuführen.

Peter Burggräf, Thomas Gartzen, Johannes Wagner, Cathrin Wesch-Potente

Backmatter

Titel: Fabrikplanung
herausgegeben von: Prof. Dr. Peter Burggräf
Prof. Dr. Günther Schuh
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-61969-8
Print ISBN: 978-3-662-61968-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-61969-8

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