Leseprobe Hans-Peter Wiendahl, Jürgen Reichardt, Peter Nyhuis

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Leseprobe
Hans-Peter Wiendahl, Jürgen Reichardt, Peter Nyhuis
Handbuch Fabrikplanung
Konzept, Gestaltung und Umsetzung wandlungsfähiger Produktionsstätten
ISBN: 978-3-446-22477-3
Weitere Informationen oder Bestellungen unter
http://www.hanser.de/978-3-446-22477-3
sowie im Buchhandel.
© Carl Hanser Verlag, München
Kapitel 5
Systematik der
Veränderungsfähigkeit
5.1
Flexibilität
115
5.2
Rekonfigurierbarkeit
120
5.3
Wandlungsfähigkeit und
Wandlungsbefähiger
5.6
Klassen der Veränderungsfähigkeit
der Produktionsleistung
131
5.7
Bewertung der
135
Regelkreis der
Wandlungsfähigkeit
141
Leitbild der wandlungsfähigen
Fabrik
143
Literatur
145
121
5.8
5
5.4
Gestaltungsfelder der
127
5.9
5.5
Morphologie der
128
5.10
112
Bild 5.1:
Charakterisierung von Flexibilitätstypen der Produktion
(nach Rakesh Narain u. a.)
116
Bild 5.2:
Flexibilitätsbereiche und Flexibilitätsarten der realen Flexibilität
117
Bild 5.3:
Gliederung der Produktionsflexibilität
118
Bild 5.4:
Flexibilitätsarten in Montagesystemen (Eversheim)
119
Bild 5.5:
Flexibilitätsansätze in der Fabrikplanung
120
Bild 5.6:
Gegenüberstellung Flexibilität und Wandlungsfähigkeit (Zäh, Reinhart)
121
Bild 5.7:
Wandlungsfähigkeit von Unternehmensstrukturen (Westkämper)
122
Bild 5.8:
Eigenschaften des Systems Fabrik (Hernández)
123
Bild 5.9:
Veränderungstypen der Fabrik aus systemtheoretischer Sicht (Hernández)
124
Bild 5.10:
Ableitung der Wandlungsfähigkeit aus Systemeigenschaften
125
Bild 5.11:
Ableitung der Wandlungsbefähiger einer Fabrik
125
Bild 5.12:
Definition der Wandlungsbefähiger einer Fabrik
126
Bild 5.13:
Gestaltungsfelder der Veränderungsfähigkeit von Markt- und
Produktionsleistung.
127
Bild 5.14:
Morphologie der Wandlungsfähigkeit von Produktionsunternehmen
128
Bild 5.15:
Veränderungstreiber und -fokus aus Markt- und Produktionssicht
129
Bild 5.16:
Korrespondierende Ebenen von Produktion, Veränderungsfähigkeit
und Produkten
131
Charakterisierung von Produktionsunternehmen aus Sicht der
Veränderungs- und Vernetzungsfähigkeit
133
Gliederung der Fabrikobjekte
134
Bild 5.17:
Bild 5.18:
5
113
Bild 5.19
5
Zuordnung der Fabrikobjekte zu den Fabrikebenen und ihre
jeweilige Bedeutung
135
Bild 5.20: Veranschaulichung der Wandlungspotenzialarten
136
Bild 5.21: Beispiel Wandlungsarten und -merkmale für ein Fabrikobjekt (Heger)
137
Bild 5.22: Wandlungsorientierte Bewertung von Fabrikobjekten (nach Heger)
138
Bild 5.23: Ermittlung des Ist- und Soll-Wandlungspotenzials für das Bewertungsobjekt
„Anlagenverteilung“
139
Bild 5.24: Vergleich der Soll- und Ist-Wandlungsfähigkeit (Beispiel)
140
Bild 5.25: Einordnung der wirtschaftlichen Wandlungsfähigkeit
141
Bild 5.27: Bausteine und Merkmale der Wandlungsfähigkeit aus fabrikplanerischer Sicht 142
114
Bild 5.26: Regelkreis der Veränderungsfähigkeit
142
Bild 5.28: Erfolgsfaktoren des Wandels
143
Bild 5.29: Vision der wandlungsfähigen Fabrik
144
5.1
Flexibilität
Die Notwendigkeit der situationsgerechten Anpassung eines Produktionsunternehmens an die vielfältigen externen und internen Herausforderungen
ist aus den bisherigen Ausführungen hinreichend
deutlich geworden. Insgesamt haben sich das erforderliche Ausmaß und die Geschwindigkeit, mit der
die Veränderungen umzusetzen sind, infolge des
globalen Güter- und Dienstleistungsmarktes seit
den 1990er Jahren deutlich erhöht. Die Anpassung
betrifft zum einen die Marktleistung und zum anderen die Geschäftsprozesse, wie sie in Abschnitt 2.3
bzw. 2.4 als strategische Basis der Fabrik vorgestellt
wurden.
Die Fähigkeit, diese Anpassung vornehmen zu
können, soll zunächst ganz allgemein als Veränderungsfähigkeit bezeichnet werden. In der Literatur
und Praxis finden sich hierzu unzählige begriffliche
Ausprägungen. Die folgenden Ausführungen können
daher nur eine begrenzte Auswahl vorstellen, die
im Wesentlichen durch ihren Bezug zur Produktion
geprägt ist.
Der am häufigsten diskutierte Begriff ist Flexibilität
der Produktion. Aus umfangreichen Literaturstudien,
u. a. von de Toni und Tonchia [Ton98], die auf über 120
Veröffentlichungen zu diesem Thema basiert, wird
deutlich, dass zunächst zwischen einer statischen
und dynamischen Flexibilität zu unterscheiden ist.
Die statische Flexibilität beschreibt die Fähigkeit,
in einer definierten Spannweite von Produkten,
Prozessen und deren Mengen im Hinblick auf Qualität, Kosten und Lieferzeit stabil zu operieren. Die
dynamische Flexibilität beschreibt demgegenüber die
Fähigkeit, in kurzer Zeit und ohne wesentliche Kosten das Produktionssystem hinsichtlich Kapazität,
Struktur und Abläufen zu verändern. Die Flexibilität
kann sich dabei zum einen auf die gesamte Wertschöpfungskette vom Lieferanten bis zum Kunden
beziehen (horizontale Klassifizierung), zum anderen
kann sie unterschiedliche Ebenen der Produktion
vom einzelnen Arbeitsplatz über den Bereich und
den Standort bis hin zu einem Produktionsnetzwerk
betreffen (vertikale Klassifizierung). Ferner ist der
zeitliche Aspekt der Flexibilität zu betrachten, der
auch als Reaktionsgeschwindigkeit zu deuten ist.
Zu unterscheiden sind hier eine kurz-, mittel- und
langfristige Flexibilität, auch als operative, taktische
und strategische Flexibilität bezeichnet. Schließlich ist von Bedeutung, auf welches Objekt sich die
Flexibilität der Produktionsleistung bezieht. Damit
wird einerseits das Produktspektrum mit seinem
Volumen und Mix angesprochen, andererseits die in
ihnen enthaltenen Teile mit ihren unterschiedlichen
Ausgangsmaterialien, Fertigungsverfahren und Arbeitsfolgen.
Als problematisch erweist sich die Messung der Flexibilität und der damit einhergehenden Kosten. Hier
liegen noch keine allgemein anerkannten Verfahren
und Methoden vor. Als wichtigste Möglichkeiten
gelten nach De Toni und Tonchia direkte, indirekte
und synthetisch verdichtete Messgrößen. Bei Ersteren wird das Flexibilitätsverhalten des betrachteten Systems in verschiedenen Situationen anhand
möglicher Optionen oder Maßnahmen untersucht,
während bei den indirekten Messgrößen die Charakteristik der Flexibilität (technisch, organisatorisch)
oder die Kosten und/oder der Aufwand, der mit der
Flexibilität verbunden ist, ermittelt wird. Mit synthetischen Messgrößen wird schließlich versucht,
die (interne) Systemflexibilität in ein Verhältnis zum
angestrebten (externen) Ziel zu setzen und daraus
eine Art Erfüllungsgrad zu berechnen. Letzten Endes
entzieht sich die Flexibilität einer exakten Messung
und ist eher mit der Fähigkeit einer Person oder einer
Organisation zu vergleichen, auf Störungen aus der
Umwelt in einer angemessenen Zeit und mit einem
angemessenen Aufwand zu reagieren, ohne sich
selbst zu gefährden.
Flexibilität wird aber auch immer stärker als strategischer Ansatz in einem zunehmend unsicheren
Umfeld gesehen und weiter ausdifferenziert. Rakesh
Narain, R.C. Yadav et al. weisen in einer umfangreichen und sorgfältigen Literaturstudie mit 70 Quellen
auf fehlende Leitlinien zur Bestimmung der notwendigen Flexibilität einer Organisation hin [Rak00]. Die
Autoren empfehlen eine Unterscheidung in die drei
Flexibilitätstypen notwendige, ausreichende und
kompetitive Flexibilität, denen sie bestimmte Problemklassen und Lösungsansätze zuordnen, Bild 5.1.
5
115
5
Systematik der Veränderungsfähigkeit
Merkmal
Flexibilitätstyp
Fokus
Problemklasse
Flexibilitätselemente
5
Ausprägung
notwendig
operativ
kurzfristig
A
unvorhersehbare /
sporadische Probleme
ausreichend
kompetitiv
taktisch
mittelfristig
strategisch
langfristig
B
Produktqualität, -kosten
und -zeit
C
Produkt- und Umweltveränderungen
• Maschine
• Produkt
• Arbeitskräfte
• Materialwirtschaft
• Operationsfolge
• Volumen
Prozess
Operationen
Programm
Material
• Produktion
• Expansion
• Markt
• Universalmaschinen
• Layout
• Modulares PPS-System
• Universalvorrichtungen
• NC-Steuerung
• Maschinenflexibilität
• Universalbearbeitungszentren
• Werkzeug- u. Vorrichtungshandhabung
• Materialbereitstellung
• mehrfach qualifizierte
Mitarbeiter
• fertigungsgerechte
Teilkonstruktion
• umrüstbare Maschinen
• neue Fertigungsverfahren
• alternative Arbeitsfolgen
• flexible Materialhandhabungssysteme
• modulare, flexible
Maschinenzellen
• flexibles Layout
• Fabrik- Informationsu. Kontrollsystem
Lösungsansätze
Bild 5.1: Charakterisierung von Flexibilitätstypen der Produktion (nach Rakesh u. a.)
© IFA 9897SW_B
Die notwendige Flexibilität ist erforderlich, um auf
kurzfristige, operative Probleme reagieren zu können, die sporadisch und unvorhersehbar in Form
von Produktänderungen, Maschinenstörungen, Personalausfall, Lieferproblemen und Bedarfsschwankungen auftreten. Sie betreffen die unmittelbar an
der Auftragsabwicklung beteiligten technischen,
logistischen und personalbezogenen Ressourcen.
Die Lösungsansätze zielen auf deren ausreichende
Elastizität und Umrüstbarkeit ab. Mit der mittelfristig taktisch angelegten Flexibilität – von den
Autoren als ausreichende Flexibilität bezeichnet
– wird eine für das gegenwärtige Geschäftsfeld erforderliche Prozessfähigkeit und Prozesssicherheit
hinsichtlich Produktqualität, Lieferzeit und Liefertreue sowie der Herstellkosten gesichert. Hierzu
müssen die Fertigungsprozesse die Bearbeitung
unterschiedlicher Teile mit unterschiedlichen Materialien ohne größeren Aufwand erlauben. Dies
erfordert leicht umrüstbare Maschinen und Messwerkzeuge sowie eine flexible Handhabung und
116
Teilebereitstellung und entsprechend qualifizierte
Mitarbeiter. Schließlich zielt die strategisch angelegte langfristig wirkende kompetitive Flexibilität
auf die Beherrschung von Veränderungen der Produkte sowie des Käufer- und Wettbewerbsverhaltens. Hier wird die gesamte Produktion betrachtet,
wobei die angeführten Lösungsansätze auf der Ebene der Maschinen und ihren Handhabungseinrichtungen sowie des Layouts und Steuerungssystems
angesiedelt sind.
Konkrete Lösungsvorschläge werden dem Charakter
der Veröffentlichungen gemäß für die drei Flexibilitätstypen nicht gemacht, auch fehlt der Bezug zur
Logistik und zu den Gebäuden und ihren Einrichtungen sowie die Einbeziehung des Produktionsstandortes und seiner Erschließung. Jedoch ist mit dieser
Gliederung eine wertvolle Basis zur systematischen
Behandlung der Flexibilitätsgestaltung verfügbar.
Im deutschsprachigen Schrifttum hat sich u. a. Kaluza auf Basis umfangreicher eigener Arbeiten und unter Auswertung zahlreicher Literaturstellen intensiv
5.1
mit dem Begriff der Flexibilität auseinandergesetzt
[Kal05]. Er definiert einen breiten Begriff der Flexibilität, der die wesentlichen betriebswirtschaftlichen
Aspekte umfassen soll:
„Flexibilität ist die Eigenschaft eines Systems, proaktive oder reaktive sowie zielgerichtete Änderungen
der Systemkonfiguration zu ermöglichen, um die
Anforderungen von sich ändernden Umweltbedingungen zu erfüllen“ ([Kal05], S. 9).
Hinsichtlich der hier besonders interessierenden
produktionswirtschaftlichen Flexibilität unterscheidet Kaluza zwischen einer realen und dispositiven
Flexibilität [Kal95]. Die reale Flexibilität beschreibt
die Anpassungsfähigkeit der menschlichen Arbeitsleistung, Betriebsmittel und Werkstoffe, wobei hier
die ersten beiden Elementarfaktoren interessieren.
Deren Flexibilität wird in qualitativer, quantitativer
und struktureller Hinsicht unterschieden. Bild 5.2
zeigt die daraus entwickelte Systematik der Flexibilitätsarten, denen ausgewählte Instrumente oder
Maßnahmen der Flexibilitätspolitik zugeordnet sind
[Kal89].
Flexibilitätsbereich
Qualitative
Flexibilität
Reale
Flexibilität
Quantitative
Flexibilität
Strukturelle
Flexibilität
Flexibilität
Während die qualitative Flexibilität die grundsätzliche
Fähigkeit der personellen bzw. technologischen Ressourcen charakterisiert, unterschiedliche Aufgaben
zu erledigen, beschreibt die quantitative Flexibilität
die mengenmäßige, zeitliche und intensitätsmäßige
Bandbreite des jeweiligen Leistungsfaktors. Die
strukturelle Flexibilität hängt personalseitig davon
ab, wie weit es gelingt, durch Maßnahmen der Arbeitsfeldvergrößerung die Trennung zwischen planenden, ausführenden und kontrollierenden Tätigkeiten aufzuheben. Die strukturelle Flexibilität wird
demgegenüber produktionsseitig durch die Art des
Layouts und der Steuerung bestimmt und wird mit
den Begriffen Durchlauffreizügigkeit, Fertigungsmittelredundanz und Speicherfähigkeit beschrieben.
Neben diese auch als potenzielle Flexibilität interpretierbare reale Flexibilität stellt Kaluza die bereits
erwähnte dispositive Flexibilität, die er nach der Flexibilität der Produktionsplanung und der Flexibilität
der Produktionssteuerung unterscheidet. Unterstützende Maßnahmen der Flexibilitätspolitik sind für
die erstgenannte Flexibilitätsart Maßnahmen der
Flexibilitätsart
Personelle
Flexibilität
Technologische
Flexibilität
Personelle
Flexibilität
Technologische
Flexibilität
Arbeitsstrukturbedingte
Flexibilität
Produktionsstrukturbedingte
Flexibilität
5
Maßnahmen der
Flexibilitätspolitik
• Berufsausbildung
• Weiterbildung
• Vielseitigkeit
• Rüstflexibilität
• Änderung des Personalbestandes
• Änderung des Personaleinsatzes
• Änderung der Personaleinsatzzeiten
• Änderung der Arbeitsintensität
• Erweiterungsfähigkeit
• Kompensationsfähigkeit
• Quantitative, zeitliche und
intensitätsmäßige Anpassung
• Arbeitsfeldvergrößerung
• Arbeitsfelderweiterung (job enlargement)
• Arbeitsfeldbereicherung (job enrichHment)
• Aufgaben- und Arbeitsplatzwechsel
(job rotation)
• Schaffung von Gruppenautonomie
• Durchlauffreizügigkeit
• Fertigungsmittelredundanz
• Speicherfähigkeit
Bild 5.2: Flexibilitätsbereiche und Flexibilitätsarten der realen Flexibilität
© IFA 10.000SW_B
117
5
5
Produktgliederung und Systeme zur Produktionsplanung, während die zweite Flexibilitätsart durch
Verfahren der Fertigungssteuerung und eine bessere
Kommunikation unterstützt werden kann.
Insgesamt spricht Kaluza mit diesen Flexibilitätsarten bereits wesentliche Elemente an, die bei einer
auf Veränderungsfähigkeit zielenden Fabrikplanung
unbedingt zu berücksichtigen sind. Dies sind die
Arbeitsorganisation, die Produktionseinrichtungen
und die logistische Planung und Steuerung der Auftragsabwicklung.
Wichtige Anstöße zur Betrachtung der Flexibilität
der Fertigung sind seit den 1960er Jahren den Arbeiten zur Teilefamilienfertigung und Gruppentechnologie zu verdanken. Damit sollten die Nachteile
der Werkstättenorganisation bezüglich der hohen
Bestände und langen Durchlaufzeiten überwunden
werden. Sie haben in der Folge zu Fertigungsinseln,
Segmenten und Flexiblen Fertigungssystemen bis
hin zur schlanken Produktion geführt (vgl. Abschnitt
4.3 bis 4.6). Diese mussten einerseits flexibel sein,
andererseits aber eine wirtschaftliche Auslastung
der Maschinen erlauben.
In diesem Zusammenhang wurde bereits 1981 vom
Institut für Fabrikanlagen der Universität Hannover
Flexibilitätsbereich
der Versuch unternommen, die Produktionsflexibilität durch drei Unterbegriffe zu beschreiben [Wie81].
Bild 5.3 gliedert den Vorschlag nach Flexibilitätsbereich und Flexibilitätsart, ergänzt durch Beispiele.
Mit der technologischen Flexibilität soll zum einen
die Möglichkeit beschrieben werden, unterschiedliche Fertigungsverfahren in einer Maschine einsetzen zu können (Vielseitigkeit). Dies erlaubt es
zum einen, unterschiedliche Werkstücke einer
Grundform, z.B. Drehteile oder kubische Teile, möglichst in einer Aufspannung im Arbeitsraum einer
Maschine komplett zu bearbeiten. Umrüstbarkeit
bedeutet zum anderen, verschiedene Fertigungsaufgaben mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand
durchführen zu können. Die strukturelle Flexibilität,
auch Durchlauffreizügigkeit genannt, ermöglicht
es demgegenüber, einen Auftrag mit unterschiedlichen Reihenfolgen von Arbeitsgängen durch ein
System zu steuern. Sie wird wesentlich durch die
mehr oder weniger starke Orientierung des Layouts
an der Ablauffolge der Arbeitsvorgänge bestimmt.
Schließlich beschreibt die kapazitive Flexibilität die
quantitativen Reserven eines Produktionssystems
(Erweiterungsfähigkeit), die Verschiebungsmög-
Flexibilitätsart
Beispiele
Drehen Bohren Fräsen
Vielseitigkeit
Technologische
Flexibilität
Umrüstbarkeit
Strukturelle
Flexibilität
Werkzeug
e
-Folg
AVO
ng an Durch
u
d
in
laufzeit
B
Ablauforientierung Layout
Durchlauffreizügigkeit
Erweiterungsfähigkeit
Werkstück
Kap.
Zeit
Kapazitive
Flexibilität
Kompensationsfähigkeit
Prod.
vol.
A
B
C
Produkte
Zeit
Speicherfähigkeit
Prod.
vol.
Absatz
Produktion
Zeit
Bild 5.3: Gliederung der
Produktionsflexibilität
© IFA 10.001SW_B
118
5.1
Kennzeichen der
Flexibilität
Arten der Flexibilität
Definition der Flexibilität
Umsteuer-Flexibilität
Der Montageablauf einer
bzw. mehrerer verschiedener
Varianten bedingt eine unterschiedliche Steuerung des
Materialflusses
Zeitpunktorientierte
Flexibilität
Umstell-Flexibilität
Bei der Montage an einem
Objekt werden in einer
Station mehrere Montageaufgaben durchgeführt
Umrüst-Flexibilität
Bei der Montage von aufeinander folgenden Losen werden
die Einrichtungen den geänderten Montageaufgaben angepasst
Zeitraumorientierte
Flexibilität
Umbau-Flexibilität
Ereignisorientierte
Flexibilität
Störungs-Flexibilität
Beispiele
C1
A
B
D
E
C2
Greifer
2
1
Vorrichtungssatz
2
5
1
3
C´
Nach Auslauf eines Produktes
wird auf der umgebauten
Montageanlage ein anderes
Produkt montiert
Bei Funktionsstörungen im
Montagesystem wird der
Teiledurchfluss durch AusfallStrategien aufrechterhalten
Flexibilität
A
B
C
E´
D
E
X
A
B
C
D
E
F
Bild 5.4: Flexibilitätsarten in Montagesystemen (Eversheim)
© IFA G1115SW_B
lichkeiten im Produktionsprogramm (Kompensationsfähigkeit) und schließlich die Möglichkeit,
Unterschiede im Absatz- und Kapazitätsverlauf
durch Zwischenlagerung von Halb- oder Fertigprodukten auszugleichen (Speicherfähigkeit). Diese
ausschließlich auf die Teilefertigung bezogenen
Definitionen stellen einen weiteren Baustein zum
Begriff der wandlungsfähigen Fabrik dar.
Ähnliche Überlegungen wie für die Teilefertigung
wurden von Eversheim in den frühen 1980er Jahren
auch für Montagesysteme entwickelt [Eve83]. Für
die Auslegung der dazu notwendigen Baukastenelemente war es notwendig, die Flexibilitätsarten der
Montage zu definieren, Bild 5.4.
Während sich die zeitpunktorientierte Flexibilität auf
den laufenden Montageprozess an einzelnen Stationen bezieht und entweder eine Umsteuerung oder
Umstellung für einzelne Werkstücke ermöglicht,
betrifft die zeitraumorientierte Flexibilität die Umrüs-
tung oder den Umbau des gesamten Montagesystems
auf eine andere Variante bzw. ein anderes Produkt.
Die Störungsflexibilität, die bei Montagesystemen
wegen der kurzen Taktzeiten eine besondere Rolle
spielt, ist schließlich ereignisbezogen und betrifft
im Wesentlichen Ausfallstrategien beim Auftreten
zeitlich nicht vorhersehbarer Funktionsstörungen.
Lösungen für solche Montagesysteme erscheinen
zunehmend am Markt. In kurzer Zeit können alternativ manuelle oder automatische Stationen in einem
Montagesystem ausgewechselt werden, um sich
unterschiedlichen Produkten oder schwankenden
Stückzahlen anzupassen [Lot06].
Mit dem Begriff der Flexibilität auf Fabrikebene haben sich auch schon die Klassiker der Fabrikplanung
wie Kettner und Aggteleky auseinandergesetzt, Bild
5.5 [Her03].
Kettner fordert in der Planungsphase einer Fabrik
eine möglichst weit vorausschauende Planung, die
119
5
Flexibilität durch sorgfältige,
vorausschauende Planung
Aspekte
Flexibilität durch
der
Flexibilität Überdimensionierung
Flexibilität im Planungsablauf
5
Arten
der
Flexibilität
Erweiterungsflexibilität
im Layout
Universalität der
Flexibilität Betriebsmittel
in der
Strukturplanung
Fehlerelastizität
Mobilität der Betriebsmittel
Flexibilität
in der
Layoutplanung
Kapazitätsflexibilität
Flexibilität der Transportund Lagersysteme
Anpassungsfähigkeit der
baulichen Gestaltung
Leistungsfähigkeit der
Ver- und Entsorgungssysteme
b) Ansatz nach Aggteleky
a) Ansatz nach Kettner
Bild 5.5: Flexibilitätsansätze in der Fabrikplanung
© IFA 10.125_B
eine gewisse Flexibilität im Ablauf als Reaktion auf
Änderungen während der Planung zulässt sowie das
Vorhalten einer Reserve im Sinne einer Überdimensionierung. Die Fabrik selbst soll leicht erweiterbar
sein und eine gewisse Kapazitätsflexibilität besitzen
[Ket84].
Aggteleky unterscheidet bereits konkreter zwischen der Struktur- und Layoutflexibilität [Agg87].
Erstere wird durch universelle Betriebsmittel und
die Unempfindlichkeit einer Produktionseinrichtung gegen abweichende Betriebsbedingungen gewährleistet, während die Layoutflexibilität bereits
die wesentlichen Fabrikelemente Betriebsmittel,
Lager- und Transportsysteme, die Gebäude und
die technische Infrastruktur anspricht. Deutlich
wird bei diesen Ansätzen, dass die Spannweite
der heute üblichen Veränderungen aufgrund der
damals vergleichsweise stabilen Absatzverhältnisse noch nicht berücksichtigt werden konnte
und der Begriff Wandlungsfähigkeit nicht erforderlich war.
120
5.2
Rekonfigurierbarkeit
Aus fertigungstechnischer Sicht sind Lösungsansätze
zur technologischen Flexibilisierung von Werkzeugmaschinen und Produktionsanlagen hervorzuheben,
die unter dem Begriff der Rekonfigurierbarkeit seit
den 1990er Jahren diskutiert werden. Hier geht es darum, durch Gliederung der Fertigungseinrichtungen
in funktionsfähige Komponenten in kurzer Zeit neue
Maschinenkonfigurationen beispielsweise durch
Einfügen einer Bewegungsachse oder einer Werkzeugspindel zu ermöglichen. Diese werden nach ihrer
mechanischen Koppelung durch eine übergeordnete
Steuerung erkannt und nach Start eines Steuerprogramms produktiv. Erste Ansätze wurden in den
USA von Koren vorgestellt [Kor01]. In Deutschland
wurden im Rahmen des Forschungsprojektes METEOR (http://www.meteor2010.de) zusammen mit der
Werkzeugmaschinenindustrie weitergehende Lösungen für rekonfigurierbare Werkzeugmaschinen und
Fertigungssysteme entwickelt [Abe06]. Während
5.3
rekonfigurierbare Montagesysteme als Stand der
Technik gelten können, befinden sich rekonfigurierbare Fertigungssysteme überwiegend noch in der
Forschungs- und Entwicklungsphase. Eine umfassende Übersicht über den Stand der Forschung über
wandlungsfähige und rekonfigurierbare Produktionssysteme gibt [Wie07].
5.3
Szenarien“ verstanden. Demgegenüber ist „... Reaktionsfähigkeit ein Potenzial, um jenseits vorgedachter
Dimensionen und Korridore agieren zu können“.
Später präzisiert Reinhart den Begriff Wandlungsfähigkeit wie folgt:
„Wandlungsfähigkeit wird als Potenzial verstanden,
eine schnelle Anpassung auch jenseits vorgehaltener
Korridore in Bezug auf Organisation und Technik bei
einem geringen Investitionsaufwand zu ermöglichen“ [Rein08].
Eine anschauliche Darstellung hierzu zeigt Bild 5.6
(s. auch [Nyh08] S. 25). Danach greift bei Veränderungsimpulsen, die ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, die im System „eingebaute“ Flexibilität.
Die damit notwendige Veränderung geschieht innerhalb des Systems, ein Umbau und demnach auch
ein Rückbau sind nicht erforderlich. Überschreitet
die Anforderung aus einem Veränderungsimpuls
den so definierten Flexibilitätskorridor, muss sich
das System wandeln. Hierzu ist ein Lösungsraum
vorgedacht, innerhalb dessen sich das System verändern kann. Dieser erlaubt zwar nahezu beliebige
Konfigurationen von Betriebsmitteln, ist aber nicht
Wandlungsfähigkeit und
Wandlungsbefähiger
Die Frage, welche Flexibilität aus Sicht der Fabrikplanung für die gesamte Fabrik erforderlich ist, wird seit
Ende der 1990er Jahre unter dem Begriff der Wandlungsfähigkeit diskutiert. So weist Reinhart bereits
1997 auf die Wandlungsfähigkeit als neue Dimension
der Flexibilität hin [Rein97]. Er präzisiert den Begriff
als Kombination von Flexibilität und Reaktionsfähigkeit [Rein00]. Flexibilität wird hier als „Möglichkeit
zur Veränderung in vorgehaltenen Dimensionen und
Anforderungen
Wandlungsfähigkeit
Wandlungsfähigkeit und Wandlungsbefähiger
Flexibilitätskorridor f2
5
Wandlungsfähigkeit
0
1
2
Flexibilität
• vorgehaltener Fähigkeitsbereich
• skalierbar in festgelegten Korridoren
• Rückbau nicht vorgesehen
3
4
5
6
Zeit
Wandlungsfähigkeit
• vorgedachter Lösungsraum
• Veränderung im Bedarfsfall
• Rückbauoption als Grundeigenschaft
Bild 5.6: Gegenüberstellung Flexibilität und Wandlungsfähigkeit (Zäh, Reinhart)
© IFA 14.788_B
121
5
Wandlungsfähigkeit
kurzfristig
5
Geschäftsprozesse / Betriebsorganisation
Immobilien
mittelfristig
langfristig
• Anzahl, Lage, Größe der
Standorte
• Gebäude, Infrastruktur
• Maschinen, Anlagen
Art, Anzahl
Anordnung
Ausstattung
Mobilien
• Arbeitsplätze
• Betriebsmittel
Werkzeuge
Vorrichtungen
Prüfmittel
Programme
• Logistik
Lager, Materialfluss und Transport
Informationsverarbeitung
• Architektur
• Methoden
• Applikationen
Personal
• Anzahl
• Qualifikation
• Motivation
heutiger Zustand
wandlungsfähiger Zustand
Bild 5.7: Wandlungsfähigkeit
von Unternehmensstrukturen
(Westkämper)
© IFA 10.053_B
unbegrenzt, beispielsweise hinsichtlich der Größe
oder der Genauigkeit von Produkten. Tritt nun ein
Veränderungsimpuls auf, der einen Wandel erfordert, wie z.B. ein erheblicher Stückzahlanstieg, ist
eine strukturelle Veränderung erforderlich, die aber
ggf. auch wieder zurückgebaut werden kann.
Wichtige Anstöße zur Wandlungsfähigkeit des gesamten Produktionsunternehmens kommen auch
von Westkämper [West99]. Er differenziert die Wandlungsfähigkeit der Unternehmensstrukturen nach
Elementen (Immobilien, Mobilien, Informationsverarbeitung und Personal) sowie Zeithorizonten (kurz-,
mittel-, langfristig), Bild 5.7.
Daraus leitet er die Notwendigkeit technischer Innovationen ab, welche eine kontinuierliche Umplanung
und Umkonfiguration der Produktion erlauben, und
zeigt hierzu konkrete Ansätze auf [West00]. Auch
hier wird Flexibilität von der Wandlungsfähigkeit
wie folgt abgegrenzt:
„Ein System wird als flexibel bezeichnet, wenn es im
Rahmen eines prinzipiell vorgedachten Umfangs von
Merkmalen sowie deren Ausprägungen an veränderte Gegebenheiten reversibel anpassbar ist.“
122
Und weiter:
„Ein System wird als wandlungsfähig bezeichnet,
wenn es aus sich selbst heraus über gezielt einsetzbare Prozess- und Strukturvariabilität sowie Verhaltensvariabilität verfügt. Wandlungsfähige Systeme
sind in der Lage, neben reaktiven Anpassungen auch
antizipative Eingriffe vorzunehmen. Diese Aktivitäten können auf Systemveränderungen wie auch auf
Umfeldveränderungen hinwirken.“
Als wesentliche Ansatzpunkte zur Gestaltung der
Wandlungsfähigkeit werden Führung, Mensch, Technik und Organisation herausgearbeitet. Eine darauf
aufbauende ausführliche Beschreibung des Stuttgarter Ansatzes eines wandlungsfähigen Unternehmens
findet sich in [West09].
Als weiterentwickelte Form der Wandlungsfähigkeit
von Fabriken definiert Wirth flexible, temporäre
Fabriken, die nur für eine begrenzte Zeit mit einem
bestimmten Produkt einen bestimmten Markt bedienen [Wir00]. Ausschlaggebend für diesen Ansatz ist
die Erkenntnis, dass die Dauer der Lebenszyklen der
Produkte, Prozesse, Fabrikgebäude und Flächennutzung immer weiter auseinanderdriftet, vgl. Bild 1.4.
Hier werden neben der bisher bekannten Diskussion
des Produktes und der Produktionsprozesse die Art
5.3
der Gebäude (Universalgebäude, Billigbauten, modulare mobile Gebäude) und die Rolle des Fabrikgrundstücks im Rahmen der Städteplanung thematisiert.
Damit einhergehend sieht Wirth einen Rollen- und
Funktionswandel in der Fabrikplanung. Er umfasst
neben der klassischen „Kernplanung“ von Betriebsmitteln, Personal und Flächen nunmehr auch den
lokalen Lebenszyklus einer temporären Fabrik mit
Vorbereitung, Hochlauf, Demontage und Umzug sowie deren externe Vernetzung und Logistik.
Als Weiterentwicklung dieses Ansatzes schlagen
Schenk und Wirth die kompetenznetzbasierte Fabrik
vor, die in eine heterarchische (im Gegensatz zur hierarchischen) Netzwerkorganisation eingebunden ist
([Sche04], S.364 f). Sie besteht aus kleinsten überlebensfähigen und wandlungsfähigen Wertschöpfungseinheiten, den sogen. Kompetenzzellen.
Das Institut für Fabrikanlagen und Logistik hat das
Thema der wandlungsfähigen Fabrik ebenfalls frühzeitig aufgegriffen und hierzu in Form von Vorträgen, Aufsätzen und realisierten Fabriken konkrete
Beiträge geleistet [Wie98, Wie00, Wie01, Her03].
Die von Hernández zusammen mit Wiendahl am IFA
entwickelte Systematik der Wandlungsfähigkeit geht
von einem systemtheoretischen Ansatz aus und bildet die methodische Basis dieses Buches bezüglich
der Wandlungsfähigkeit einer Fabrik [Her03]. Dabei
ist als besonderes Anliegen die frühzeitige Einbindung der Belange des Industriebaus hervorzuheben.
Daraus sind Vorschläge zu einer Integration der
Prozess- und Raumsicht im frühen Stadium einer
Fabrikplanung entstanden [Rei99, Rei01, Rei04], die
von Nyhuis und Reichardt zum Ansatz der Synergetischen Fabrikplanung weiterentwickelt wurden
[Rei04, Nyh04, Rei07].
Der IFA-Ansatz der Wandlungsfähigkeit geht von der
Definition einer Fabrik als System aus, welches die
in Bild 5.8 genannten und in diesem Zusammenhang
wesentlichen Eigenschaften besitzt [Ulr95, Dörr99].
5
Mit dem Begriff Ganzheit und Teile wird hervorgehoben, dass die Eigenschaft einer Fabrik nicht die
Ganzheit und Teile
Zweck- und
Zielorientierung
Vernetztheit
output
System
Dynamik
Offenheit
System
Fabrik
Lenkung
Ordnung und
Entwicklung
Umfeld
Komplexität
Bild 5.8: Eigenschaften des Systems Fabrik (Hernández)
© IFA 10.137BSW_B
123
5
5
Summe der Eigenschaft ihrer Teile ist, sondern
das Zusammenwirken ihrer Teile als Ganzes. Die
hohe Beziehungsdichte wird durch die Vernetztheit
beschrieben. Die einzelnen Elemente sind nicht
einfach linear, sondern in vermaschten Regelkreisen mit teilweiser Rückkopplung verknüpft. Die
Offenheit der Fabrik ergibt sich aus den starken
Wechselbeziehungen zur Umwelt. Zweifelsohne
besitzt eine Fabrik eine hohe Komplexität, welche
eine Voraussetzung für ihre Überlebensfähigkeit
ist, weil sie in kurzer Zeit verschiedene Zustände
annehmen kann. Sie beruht auf der Anzahl der Elemente und den möglichen Beziehungen zwischen
ihnen und der Umwelt. Die Dynamik des Systems
Fabrik beschreibt das Verhalten im Zeitablauf der
Durchführung von Prozessen und ergibt sich aus
der Veränderung der Systemelemente. Mit der
Lenkung wird die Fähigkeit zur Kontrolle des Systems verstanden. Sie erfolgt teilweise automatisch,
überwiegend jedoch durch die Mitarbeiter. Die
Entwicklungsfähigkeit kann als Lernfähigkeit interpretiert werden, auf Impulse durch Anpassung oder
Veränderung zu reagieren. Die Zweck- und Zielorientierung schließlich ist der Treiber, um den Vorstel-
Veränderungsfokus
Veränderungsart
Relationen der
Elemente
Strukturkopplung
flexible Reaktion
lungen und Forderungen der Umwelt zu genügen;
hier sind es die Anspruchsgruppen Markt, Politik,
lokales Umfeld usw.
Ein System strebt stets einen Gleichgewichtszustand
mit seiner Umwelt an, was im Falle von Umweltveränderungen zu einer Anpassung zwingt. Besitzt es
diese als Veränderungsbefähiger benennbare Eigenschaft nicht, gerät es aus dem Gleichgewicht bis hin
zur Zerstörung. Die Systemtheorie kennt zwei Arten
der Veränderung, die als Strukturkopplung und
Transformation bezeichnet werden, Bild 5.9.
Bei der Strukturkopplung ändern sich lediglich die
Relationen zwischen den Systemelementen. Sie kann
daher als eine flexible Reaktion gedeutet werden,
die mit Hilfe definierter Regelmechanismen abläuft,
wie beispielsweise die Umlenkung eines Auftrags
auf eine alternative Maschine. Die Transformation
verändert demgegenüber nicht nur die Relationen
der Elemente, sondern auch ihre Eigenschaften und
Funktionen so weit, dass neue Strukturen und Systeme entstehen. Als Beispiel ist die Umwandlung einer
Werkstattfertigung in eine Anzahl von Fertigungsinseln angeführt.
Veränderungsbefähiger
definierte
Regelmechanismen
und
eindimensionale
Freiheitsgrade
der Relationen
• Elementveränderung
• Relationenveränderung
• Funktionsveränderung
Material-/
Informationsfluss laut
Arbeitsplan
alternative
Kapazitätseinheit
neuer Materialund Informationsfluss
Werkstatt
System/Subsystem
Neubildung durch
Transformation
Beispiel
Wandlungsprozess
mehrdimensionale
Freiheitsgrade der
Elemente und der
Relationen
Fertigungsinseln
Bild 5.9: Veränderungstypen der Fabrik aus systemtheoretischer Sicht (Hernández)
© IFA 10.146_Wd_B
124
5.3
Wandlungsprozess
Dynamik
Änderungsrate von
Elementen und
Beziehungen
Bild 5.10: Ableitung der Wandlungsfähigkeit aus Systemeigenschaften
Komplexität
Vernetztheit
Fähigkeit, zahlreiche
Systemzustände in
angemessener Zeit
einzunehmen
Regelkreise, die das
System wachsen bzw.
schrumpfen lassen
oder stabil halten
5
Wandlungsfähigkeit
© IFA 10.149A_B
Die Wandlungsfähigkeit des Systems Fabrik ermöglicht demnach die Transformation eines Systems.
Sie wird im Wesentlichen von drei der in Bild 5.8
genannten insgesamt acht Systemeigenschaften
getragen, die Bild 5.10 noch einmal aufführt und
durch die relevanten Systemeigenschaften ergänzt
[Her03].
Um eine Transformation durchführen zu können,
müssen die Systeme bestimmte Eigenschaften besitzen, die im Folgenden als Wandlungsbefähiger
bezeichnet werden. Damit wird eine inhärente
Eigenschaft beschrieben, die in einem bestimmten
Zeitraum aktivierbar ist und eine gewünschte Veränderung bewirkt. Aus den drei wandlungsrelevanten
Systemeigenschaften lassen sich die in Bild 5.11 aufgeführten Wandlungsbefähiger ableiten [Her03].
Mobilität sowie Erweiterbarkeit und Reduzierbarkeit
lassen sich der Systemdynamik zuordnen. Sie charakterisieren die Änderungsfähigkeit von Objekten
hinsichtlich Ort und Ausdehnung. Modularität sowie
Relevante Systemeigenschaften der Fabrik
Dynamik
Komplexität
Vernetztheit
Modularität
Erweiter- und
Reduzierbarkeit
Bild 5.11: Ableitung der Wandlungsbefähiger einer Fabrik
Mobilität
A
B
C
Funktions- und
Nutzungsneutralität
Vernetzungs
fähigkeit
Desintegrations
und Integrationsfähigkeit
© IFA 10.211D_Wd_B
125
5
A
B
C
Universalität
Dimensionierung und Gestaltung
für verschiedene Anforderungen
hinsichtlich Produkt oder Technologie, z.B. Variantenflexibilität
Mobilität
Örtlich uneingeschränkte
Bewegbarkeit von Objekten,
z.B. Maschinen auf Rollen
Skalierbarkeit
5
Technische, räumliche und
personelle Atmungsfähigkeit
(Erweiter- und Reduzierbarkeit),
z.B. flexibles Arbeitszeitmodell
Modularität
Standardisierte, funktionsfähige
Einheiten oder Elemente,
z.B. Plug&Produce-Module
Kompatibilität
Vernetzungsfähigkeit bzgl.
Material, Information, Medien
und Energie, z.B. einheitliche Softwareschnittstellen
Bild 5.12: Definition der Wandlungsbefähiger einer Fabrik
© IFA 15.053_B
Funktionsneutralität und Erweiterungsneutralität
sind mit der Komplexitätseigenschaft verknüpft und
beschreiben die Fähigkeit, verschiedene Systemzustände einzunehmen. Schließlich sind die Wandlungsbefähiger Vernetzungsfähigkeit sowie Desintegrationsfähigkeit und Integrationsfähigkeit aus der
Systemeigenschaft Vernetztheit abgeleitet.
Bei der praktischen Anwendung dieser Begriffe hat
sich gezeigt, dass sie weiter vereinfacht und auf fünf
Begriffe reduziert werden können, die Bild 5.12 mit
den zugehörigen Definitionen zeigt.
Neben dieser systemtechnischen Betrachtung ist es
für die praktische Umsetzung der Wandlungsfähigkeit wichtig, nach den Akteuren eines Unternehmens
zu fragen, die über den Grad der Wandlungsfähigkeit
und dessen Konkretisierung entscheiden.
n Aus Sicht des Managements interessiert die Frage,
wie rasch ein gesamtes Unternehmen auf Risiken
und Chancen reagieren soll, wobei im Wesentlichen Aspekte wie Markt- und Produktstrategie,
126
Finanzierung, Kooperation, Organisation und
Standorte im Vordergrund stehen.
n Die Betriebswirtschaft fragt nach den Chancen und
Risiken sowie der Kosten-/Nutzenrelation der Veränderungsfähigkeit. Lohnt sich z.B. eine Investition zur Erhöhung der Veränderungsfähigkeit einer
Produktion durch ein flexibles Fertigungssystem,
die sich erst bei der zweiten oder dritten Produktänderung amortisiert?
n Eine dritte Sicht betrifft die technische Realisierung der Veränderungsfähigkeit der einzelnen
Elemente einer Fabrik, beginnend mit den Fertigungs- und Montageeinrichtungen über die Logistiksysteme und deren Steuerung bis hin zu den
Gebäuden und ihren Einrichtungen.
n Und schließlich ist aus arbeitswissenschaftlicher
Perspektive zu fragen, welche Voraussetzungen
auf der Ebene der Mitarbeiter hinsichtlich ihrer
Motivation, Qualifikation und der Entgeltsysteme geschaffen werden müssen, um eine reibungslose Produktionsanpassung zu gewährleisten.
5.4
5.4
Gestaltungsfelder
der Veränderungsfähigkeit
Für das einzelne Unternehmen stellt sich nun die
Frage, wie die allseits geforderte Flexibilität, Rekonfigurierbarkeit und Wandlungsfähigkeit zu definieren und konkret zu gestalten ist. Dazu erscheint
es zweckmäßig, zunächst einen Oberbegriff für die
verschiedenen Arten der Anpassungsfähigkeit zu
wählen und diesen später für die verschiedenen
Objektklassen und -ebenen einer Fabrik zu konkretisieren.
Aufgrund zahlreicher Diskussionen auch auf internationaler Ebene wird im Folgenden hierfür der Begriff
der Veränderungsfähigkeit (engl. changeability) gewählt, s.a. [Wie07].
Im zweiten Schritt sind die Gestaltungsfelder zu
benennen, die zusätzlich zur klassischen Fabrikplanung bearbeitet werden müssen, um eine gewünsch-
te Veränderungsfähigkeit zu erreichen. Dazu zeigt
Bild 5.13 eine Übersicht.
Ausgangspunkt der Betrachtung sind die ausführlich
erläuterten externen und internen Veränderungstreiber, die sich als Volatilität der Nachfrage und der vom
Markt erzwungenen Varietät des Leistungsangebotes
darstellen. Ein häufiger Veränderungstreiber ist eine
neue Unternehmensstrategie, ausgelöst durch einen
Wechsel des Eigentümers oder des Managements.
Das Unternehmen kann darauf mit einer Umgestaltung der Marktleistung oder der Produktionsleistung reagieren. In beiden Fällen bedarf es dazu
der Anpassung der Veränderungsfähigkeit durch
die erläuterten Veränderungsbefähiger. Im Falle der
Marktleistung sind dies z.B. ein modularer Aufbau
der Produkte oder Dienstleistungen, die Einführung
eines Plattformkonzeptes oder ein späterer Zeitpunkt
der Variantenbildung z.B. durch Programmierung. Im
intern
5
extern
Veränderungsbefähiger Produkte
• Modularität
• Plattformkonzept
• Variantenbildung
VeränderungsTreiber
• Volatilität
• Varietät
• Marktstrategie
Veränderungsfokus
Marktleistung
• Produkt
• Stückzahl
• Produktmix
Bewertung und
Kennzahlen
der Veränderungsfähigkeit
VeränderungsAusmaß
• Ebene
• Dauer u. Häufigkeit
• Aufwand
Gestaltungsfelder der Veränderungsfähigkeit
VeränderungsStrategie
• notwendig
• ausreichend
• wettbewerbsfähig
Veränderungsbefähiger Prozesse
• Modularität
• Skalierbarkeit
• Mobilität
Veränderungsfokus
Produktionsleistung
• Prozesse
• Einrichtungen
• Organisation
VeränderungsNutzung
• Planung
• Training
• Umsetzung
Bild 5.13: Gestaltungsfelder der Veränderungsfähigkeit von Markt- und Produktionsleistung.
© IFA 14.790_B
127
5
Einflussgröße
5
Ausprägung
Veränderungstreiber
Unsicherheit
extern / intern
Varietät
Produkte / Prozesse
Veränderung
Produktportfolio
Veränderungsfokus
Marktleistung
Produktionsleistung
Geschäftsprozesse
Veränderungspotenzial
operativ /
notwendig
taktisch /
ausreichend
strategisch /
kompetitiv
Einschränkungen /
Freiheitsgrade
technisch /
logistisch
organisatorisch /
kulturell
wirtschaftlich /
finanziell
Veränderungsausmaß
Ebene und Spannweite
Häufigkeit und Dauer
$XIZDQG(UWUDJ
Bild 5.14: Morphologie der Wandlungsfähigkeit von Produktionsunternehmen
© IFA 9903SW_B
Falle der Produktionsleistung sind im Wesentlichen
die Fertigungsprozesse, die Produktionseinrichtungen und ggf. die Organisation veränderungsfähig
zu gestalten. Die hierzu nützlichen Veränderungsbefähiger sind neben der Modularität vor allem die
Skalierbarkeit und Mobilität.
In welchem Ausmaß die Veränderungsfähigkeit gesteigert wird, hängt von der gewählten Strategie ab,
die – wie bereits beschrieben – von einer unmittelbar
notwendigen über eine vorläufig ausreichende bis hin
zu einer strategischen Ausrichtung reicht. Erst hieraus kann dann das Ausmaß der angestrebten Veränderungsfähigkeit bestimmt werden, gekennzeichnet
durch die Veränderungsebenen vom einzelnen Arbeitsplatz bis zur ganzen Fabrik, die angenommene
Häufigkeit und zulässige Dauer einer Veränderung
sowie den als zulässig erachteten Aufwand, z.B. die
Mehrkosten für eine leicht veränderbare technische
Gebäudeausrüstung.
Die verbesserte Veränderungsfähigkeit bleibt wertlos,
wenn sie nicht im Falle eines Veränderungsimpulses
rasch aktiviert werden kann. Dazu bedarf es eines
Konzeptes zur Nutzung der Veränderungsfähigkeit
in Form von Ablaufplänen, eines Trainings der dazu
notwendigen Personen sowie der Bereitstellung der
128
technischen Mittel zur Umsetzung. Dieser Ansatz
lässt sich analog zu den Konzepten eines schnellen
Rüstvorganges entwickeln.
Schließlich ist es wünschenswert, eine vorhandene
oder geplante Veränderungsfähigkeit wirtschaftlich
bewerten zu können und sie möglichst mit Kennzahlen belegen zu können.
5.5
Morphologie der Veränderungsfähigkeit
Aus der Vielfalt der Einflussgrößen und ihren Ausprägungen lässt sich eine morphologische Matrix
der Veränderungsfähigkeit von Produktionsunternehmen entwickeln, Bild 5.14. Theoretisch kann jede
Ausprägung einer Einflussgröße mit jeder anderen
kombiniert werden, so dass eine sehr große Vielfalt
von Erscheinungsformen der Veränderungsfähigkeit
entstehen würde. Für die praktische Anwendung
sind diese in einige Typen zu ordnen. Bevor dies
geschieht, sollen die Einflussgrößen und ihre jeweiligen Ausprägungen kurz erläutert werden.
5.5
Marktsicht
• Marktbedarf
• Kundengeschmack
• Wettbewerber
• Produkttechnologie
Marktleistung
Veränderungsobjekte
• Produktportfolio
• Volumen
• Herstellkosten
• Lieferzeit
• Liefertreue
Morphologie der Veränderungsfähigkeit
Produktionssicht
• unsichere Prozesse
• Produktionsverfahren
• I u. K-Technologie
• Kooperation
Produktionsleistung
• Technik / Logistik
• Organisation
• Mitarbeiter
• Gebäude
• Standort
5
Geschäftsprozesse
Bild 5.15: Veränderungstreiber
und -fokus aus Markt- und
Produktionssicht
• Kernprozesse • Supportprozesse
© IFA 9902SW_B
Zunächst sind die Veränderungstreiber nicht nur
durch Unsicherheit des Marktes und Varietät der Produkte im Sinne von Risiken geprägt, sondern beinhalten auch Chancen durch die Verfügbarkeit neuer
Produktionsverfahren, allen voran die Lasertechnik,
die Informations- und Kommunikationstechnologie
sowie Mikrotechnologie und RFID-Technologie.
Auch werden bereits internetgestützte neue Formen
der Kooperation in Entwicklungs-, Zuliefer-, Produktions- und Logistiknetzen genutzt.
Der Veränderungsfokus als zweite Einflussgröße
umfasst drei Objekte, die Bild 5.15 mit den zuvor
diskutierten Veränderungstreibern zeigt. Die aus
Marktsicht notwendige Marktleistung besteht neben dem Produktmix, mit funktional überlegenen
Produkten und hohem Kundennutzen, aber auch
in einer Anpassungsfähigkeit des Liefervolumens
bei Bedarfsschwankungen und dies bei sinkender
Lieferzeit und hoher Liefertreue bei gleichzeitig
sinkenden Herstellkosten. Die Produktionsleistung
als Oberbegriff der von der Produktion zu erbringenden Auftragserfüllung wird hier auf der Ebene von
sechs Befähigerelementen betrachtet, die im Fokus
der Veränderungsfähigkeit liegen können. Im Kern
bestehen sie aus der Fertigungstechnik mit der damit
verbundenen Produktionslogistik, der Aufbau- und
Ablauforganisation mit den Mitarbeitern sowie den
Produktionsgebäuden und dem sie tragenden Grundstück. Diese Elemente stehen im Wechselspiel zur
Marktleistung, das im Rahmen der Fabrikplanung zu
konkretisieren ist.
Die bisher genannten zwei Ausprägungen der Veränderungsfähigkeit sind zunächst auf die Verbesserung
der Marktleistung (externe Sicht) bzw. der Produktionsleistung (interne Sicht) gerichtet. Es bestehen
aber auch Wechselbeziehungen zwischen diesen
beiden Leistungsarten. Ein neues Produkt erfordert
neue Produktionsleistungen. Umgekehrt kann aber
eine zunächst produktneutrale neue Produktionsleistung – z.B. die Einführung des Elektronenstrahlschweißens – neue Möglichkeiten der Produktgestaltung bieten.
Der dritte Veränderungsfokus bezieht sich daher
auf durchgängige Geschäftsprozesse (vgl. Bild 2.7).
Neben den Hauptprozessen Marktschließung, Produktentwicklung, Auftragsgewinnung, Auftragserfüllung und Service verdienen die unterstützenden
Prozesse der Personalwirtschaft, Informations- und
Kommunikationstechnik, des Rechnungswesen, der
129
5
5
130
Allgemeinen Dienste und der Qualitätssicherung eine
gleichrangige Beachtung im Hinblick auf die Veränderungsfähigkeit eines Unternehmens. Im Hinblick
auf die wachsende Bedeutung des Service als eigenes
Betätigungsfeld ist dessen erhöhter Veränderungsfähigkeit besondere Aufmerksamkeit zu widmen.
In der Regel wird der primäre Veränderungsfokus
die Marktleistung sein. Daraus ist anhand einer Analyse der Geschäftsprozesse die Anforderung an die
Produktionsleistung und ihre Wandlungsfähigkeit
zu bestimmen. In anderen Fällen kann aber auch die
schleichende Verschlechterung der technischen, logistischen und wirtschaftlichen Produktionsleistung
den Anlass zu einer grundlegenden Veränderung
geben.
Nach der Festlegung des Veränderungsfokus stellt
sich die Frage, wie viel Veränderungsfähigkeit denn
in die Markt- bzw. Produktionsleistung „eingebaut“
werden soll und wie groß demnach das Veränderungspotenzial sein müsste (Bild 5.14). Dies hängt
letztlich von der gewählten Veränderungsstrategie
ab, die sich als notwendig, ausreichend und kompetitiv darstellt. Sie können auch als operativ, taktisch
und strategisch bezeichnet werden.
Die Art der Veränderungen, die diesen Typen zugeordnet sind, betreffen beim operativen Veränderungspotenzial die üblichen Marktschwankungen und
Störungen, die auch in einem einigermaßen stabilen
Umfeld unvermeidbar sind. Die Reaktion darauf erfolgt spontan im Rahmen eingeübter Routinen und
erfordert keine Strukturveränderungen etwa des
Produktes oder des Produktionssystems. Beispiele
sind auf der Produktseite Variantenkonstruktionen
oder Baukastensysteme, die kundenindividuell
kombiniert werden. Auf der Produktionsseite gehört
das Umrüsten einer Maschine oder eines Montagearbeitsplatzes einschließlich Programm-, Werkzeugund Vorrichtungswechsel zum notwendigen Veränderungspotenzial.
Beim taktischen Veränderungspotenzial geht es um
die mittelfristig stabile Fähigkeit, ein definiertes
Produktionsspektrum hinsichtlich Qualität, Kosten
und der logistischen Leistungsgrößen Lieferzeit und
Liefertreue ausreichend sicher liefern zu können.
Dies umfasst z.B. Maßnahmen zur Einführung von
umrüstfreien Fertigungsverfahren, ermöglicht aber
auch kurzfristige Veränderungen von Fertigungs-,
Montage- und Logistikstrukturen, beispielsweise
durch Einführung von Fertigungssegmenten, Verringerung der Fertigungstiefe oder Anlieferung von
Komponenten just in time.
Schließlich zielt das strategische Veränderungspotenzial darauf ab, sehr schnell neue Produktvarianten,
Produkte und Prozesse einführen zu können. Damit
sind kompetitive Vorteile im Preis oder in der Lieferzeit zu erringen, die sowohl die Kunden als auch den
Wettbewerber überraschen. Die Strategie besteht
hier darin, Turbulenz produktiv zu erzeugen statt sie
nur reaktiv zu beherrschen.
Wie bereits erläutert, hat ein Unternehmen aber keine beliebigen Freiheitsgrade. Ihre möglichst genaue
Beschreibung dient der Offenlegung tatsächlicher
oder vermeintlicher Einschränkungen hinsichtlich
der Veränderungsfähigkeit. Zu unterscheiden sind
zunächst technische und logistische Freiheitsgrade,
die man auch als Freiheitsgrade der Hardware bezeichnen kann. Hier geht es darum, welche Werkstoffarten, Fertigungsverfahren, Montagetechniken,
Handhabungs-, Transport- und Lagerprozesse überhaupt beherrscht werden einschließlich der dazu notwendigen Planungs-, Steuerungs- und Prüfprozesse.
Die organisatorisch-kulturellen Freiheitsgrade sind
demgegenüber eher „weicher“ Natur. Sie betreffen
die Möglichkeit, die Aufbau- und Ablauforganisation ohne erhebliche Widerstände zu verändern und
die dazu erforderliche Qualifikation, Lernfähigkeit
und Veränderungsbereitschaft zu erreichen. Letzteres ist offenbar eine Frage der Unternehmens- und
insbesondere der Führungskultur. Schließlich sind
die ökonomischen Freiheitsgrade oft bestimmend für
eine wünschenswerte Veränderungsfähigkeit. Diese
können Forderungen an die Wirtschaftlichkeit einer
Investition sein, wie beispielsweise eine konzernweit vorgeschriebene Amortisationsdauer oder auch
eine finanzielle Einschränkung in Form einer vorgegebenen Investitionssumme zur Umstellung einer
Produktion oder zum Bau einer neuen Fabrik.
Als letzte wesentliche Einflussgröße der Veränderungsfähigkeit ist gemäß Bild 5.14 schließlich das
Veränderungsausmaß zu nennen. Hier ist zu klären,
5.6
auf welcher Ebene und mit welcher Spannweite des
Produktes bzw. der Produktion die Wandlungsfähigkeit angestrebt wird. Sie kann auf der Produktseite
vom Einzelteil und dessen Werkstoff, Form, Dimension und Genauigkeit bis zum Produktmix reichen und
auf der Produktionsseite vom Einzelarbeitsplatz bis
zum Standort in einem Produktionsnetzwerk gehen.
Ein zeitbezogenes Veränderungsmerkmal ist die
Häufigkeit der möglichen Veränderungen, die produktseitig an die Frequenz des Auftragswechsels,
der Produktänderungen, der Produktneueinführung
oder der Produktportfolioveränderung gekoppelt ist.
Dem stehen im Extremfall in der Produktion Umrüstvorgänge mehrmals am Tag, Kapazitätsveränderungen mehrmals pro Woche, Strukturveränderungen
mehrmals pro Monat oder Standortveränderungen
im Abstand weniger Jahre gegenüber. Eng gekoppelt
an die Häufigkeit der Veränderung ist deren Dauer.
Generell ist festzustellen, dass operative Veränderungen von einem Auftrag zum nächsten möglichst
im Minutenbereich liegen sollen und Strukturveränderungen mit taktischem Charakter im Wochen- bis
Monatsbereich gefordert werden. Und selbst strategische Veränderungen der Produkte oder einer ganzen
Produktion müssen bereits im Bereich eines Jahres
erfolgen können, um die Umstellungskosten noch
durch Premiumpreise des Erstanbieters decken zu
können. Eine darüber hinausgehende Veränderungs-
Produktionsebene
Bild 5.16: Korrespondierende
Ebenen von Produktion, Veränderungsfähigkeit und Produkten
Klassen der Veränderungsfähigkeit der Produktionsleistung
fähigkeit bezieht sich dann auf das Unternehmen als
Ganzes, das in einem globalen Markt nach zukunftsträchtigen Bestätigungsfeldern sucht, in denen das
Produktportfolio über ein Vertriebs- und Produktnetz
platziert wird.
Schließlich sind der zulässige Aufwand für eine Veränderung, gemessen an interner und externer Personalkapazität, sowie der damit verbundene Ertrag von
großer Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit einer
wandlungsfähigen Gestaltung technischer, organisatorischer oder personaler Elemente der Markt- oder
Produktleistung.
5.6
Wie bereits angedeutet, ist es für praktische Anwendungen wenig sinnvoll, nur einen einzigen Veränderungsbegriff für ein ganzes Produktionsunternehmen
zu definieren. Veränderungsfähigkeit dient vielmehr
als Oberbegriff für verschiedene Veränderungsklassen entsprechend den verschiedenen Ebenen einer
Produktion, denen entsprechende Ebenen der Marktleistung zugeordnet werden können.
Klassen der
Produktebene
6
network
Netzwerk
agility
Agilität
product portfolio
Produktportfolio
5
factory
Fabrik
transformability
Wandlungsfähigkeit
product group
Produktgruppe
4
system
Bereich
Flexibilität
reconfigurability
product
instance
Einzelprodukt
3
cell
System
Flexibilität
flexibility
2
station
Zelle
Flexibilität
change
over ability
Umrüstbarkeit
1
process
Arbeitsstation
5
Umrüstbarkeit
part group
Teilegruppe
part
instance
Einzelteil
Teileelement
© IFA 14.791_B
131
5
Diese Ebenen der Produktionsleistung bzw. Marktleistung lassen sich aus Sicht der Fabrikplanung mit
je sechs Begriffen kennzeichnen, die der klassischen
Hierarchie einer Fabrik und ihrer Produkte folgen.
Ihnen lassen sich dann unterschiedliche Typen der
Veränderungsfähigkeit zuordnen. Bild 5.16 gibt eine
Übersicht, s.a. [ElM09].
5
132
Die unterste Ebene entspricht einer einzelnen Arbeitsstation, die in der Regel aus einer Maschine und
einem Mitarbeiter besteht. Hier wird eine definierte
Operation mit Hilfe bestimmter Fertigungsverfahren
an einem Werkstück durchgeführt, wie z.B. eine Drehoperation, Oberflächenbehandlung usw. Sie führt zu
der Herstellung eines sogenannten Teileelementes,
wie z.B. eine Bohrung, eine Verzahnung oder eine Fläche. Entsprechend wird in einer Montagestation eine
Menge von Teilen zu einer Unterbaugruppe gefügt.
Um den Prozess zu verändern, ist eine Umrüstbarkeit
erforderlich, die bei automatischen Stationen durch
einen Wechsel des Steuerprogramms erfolgt.
Die nächste Ebene umfasst eine Fertigungszelle, die
eine Folge von Operationen zur Herstellung eines
einbaufertigen Werkstücks und seiner Varianten
durchführen kann. Meist sind derartige Zellen numerisch gesteuert und führen auch einen automatischen Werkzeugwechsel durch. Analog dazu erfolgt
in einer Montagezelle das mehr oder weniger automatisierte Fügen einer funktionsfähigen Baugruppe.
Solche Zellen müssen hinsichtlich Werkzeug- und
Programmwechsel nicht nur umrüstfähig sein, sondern auch eine Flexibilität hinsichtlich neuer Teile
bzw. Baugruppen besitzen.
Ein System besteht grundsätzlich aus mehreren Stationen oder Zellen und stellt je nach den durchgeführten
Operationen ein Fertigungs- oder Montagesystem dar.
Es kann ohne oder mit Zwischenpuffern ausgestattet
sein und in unterschiedlichen Konfigurationen wie
Kreis, Linie, Netz usw. auftreten. Diese Systeme dienen der Herstellung einer Gruppe unterschiedlicher
Teile bzw. Baugruppen, die dennoch eine bestimmte
Ähnlichkeit aufweisen. Da nicht alle Varianten von
Teilen bzw. Baugruppen bei der Installation des
Systems bekannt sind, muss auch eine strukturelle
Veränderung durch Hinzufügen oder Entfernen von
Komponenten sowie eine andere räumliche Anordnung dieser Komponenten möglich sein. Neben der
Flexibilität wird also auch eine Rekonfigurierbarkeit
gefordert.
Fasst man mehrere solcher Fertigungs- und/oder
Montagesysteme zusammen, entstehen Bereiche,
deren Fertigungs- und Montageeinheiten durch
Logistiksysteme wie Lager-, Transport- und Umschlagsysteme ergänzt werden. Ihre Aufgabe ist die
Herstellung unterschiedlicher Komponenten. Diese
bestehen aus in sich abgeschlossenen, meist vorgeprüften und verwendungsfähigen Produkten. Die
Bereiche müssen sowohl flexibel als auch für den Fall
geänderter Produkte rekonfigurierbar sein.
Die Ebene der Fabrik führt mehrere solcher Produktionsbereiche zusammen, die jeweils eine definierte
Marktleistung erbringen. Neben der Fertigung,
Montage und Logistik bedarf es dazu bestimmter
Infrastruktureinrichtungen zur Versorgung mit
Material, Energie und Medien, Information und zur
Entsorgung. Hier ist zusätzlich zur Rekonfigurierbarkeit der Teilsysteme auch die Anpassungsfähigkeit
der Planung und Steuerung sowie der Infrastruktursysteme und der Mitarbeiter an die neuen Aufgaben
erforderlich. Diese Eigenschaft soll als Wandlungsfähigkeit bezeichnet werden.
Schließlich ist eine Fabrik in der Regel in ein Produktionsnetz eingebunden. Solche Produktionsnetze
bestehen aus mehreren Fabriken an verschiedenen
Standorten und sind oft eng verknüpft mit Lieferanten von Produktkomponenten oder Teilprodukten.
Veränderungen auf dieser Ebene sind meist strategiegetrieben wie z.B. der Eintritt in einen neuen
Markt, die Veränderung des Produktportfolios
durch Einführung oder die Entfernung eines Produktes aus dem Angebot, oder die Integration einer
neu erworbenen Firma. Dies erfordert Agilität und
ist in erster Linie eine Aufgabe der Unternehmensführung.
Die damit beschriebenen Typen der Veränderungsfähigkeit sollen wie folgt definiert werden:
n Umrüstbarkeit bezeichnet die operative Fähigkeit
einer einzelnen Maschine oder eines einzelnen
Arbeitsplatzes, zu jedem gewünschten Zeitpunkt
5.6
Segment 1
Sehr
hoch
Agile
Organisationen
Vernetzungsfähigkeit
Segment 2
Wandlungsfähige
Organisationen
hoch
Segment 3
5
Flexible
Organisationen
mittel
Segment 4
niedrig
Bild 5.17: Charakterisierung von
Produktionsunternehmen aus
Sicht der Veränderungs- und
Vernetzungsfähigkeit
Autonome
Organisationen
niedrig
mittel
hoch
Sehr hoch
© IFA 9900SW_B
mit minimalem Aufwand und in kürzester Zeit
definierte Arbeitsoperationen einer bekannten
Werkstück- oder Baugruppenfamilie durchführen
zu können. Die Umstellung ist reaktiv und kann
manuell oder automatisch erfolgen.
n Flexibilität bezeichnet die operative Fähigkeit eines
Fertigungs- oder Montagesystems, sich reaktiv auf
eine vorab definierte Anzahl von Werkstücktypen
bzw. Baugruppen durch Hinzufügen oder Wegnahme einzelner Funktionselemente in kurzer Zeit mit
geringem Aufwand hinsichtlich Hard- und Software umstellen zu können. Die Umstellung erfolgt
teilweise manuell, teilweise automatisch.
n Rekonfigurierbarkeit bezeichnet die taktische Fähigkeit eines ganzen Produktions- oder Logistikbereichs, sich auf eine neue – aber ähnliche – Familie
von Komponenten einschließlich der zugehörigen
Eigenfertigungs- bzw. Zukaufteile überwiegend reaktiv durch Veränderung der Fertigungsverfahren,
Materialflüsse und Logistikfunktionen in mittlerer
Zeit mit mittlerem Aufwand hinsichtlich Hard- und
Software anpassen zu können. Die Umstellung erfolgt überwiegend manuell und bedarf in der Regel
eines Planungsvorlaufs sowie einer Hochlauf- und
Optimierungsphase.
n Wandlungsfähigkeit bezeichnet die taktische Fähigkeit einer ganzen Fabrik, sich auf eine andere – in
der Regel aber ähnliche – Produktfamilie reaktiv
oder proaktiv also vorausschauend – umzustellen
und/oder die Produktionskapazität zu verändern.
Das erfordert strukturelle Eingriffe in die Produktions- und Logistiksysteme, in die Gebäudestruktur und deren Einrichtungen, in die Aufbau und
Ablauforganisation sowie in den Personalbereich.
Die Umstellung erfordert einen längeren Planungsvorlauf, ist dann aber in verhältnismäßig kurzer
Zeit durchführbar. Sie erfolgt in abgegrenzten
Teilprojekten mit straffem Projektmanagement
und einer Hochlauf- und Optimierungsphase. Die
Wandlungsfähigkeit setzt flexible, rekonfigurierbare und umrüstbare Systeme auf den darunterliegenden Ebenen voraus.
133
5
n Agilität bezeichnet die strategische Fähigkeit eines
ganzen Unternehmens, überwiegend proaktiv neue
Märkte zu erschließen, die dazu erforderliche Marktleistung zu entwickeln und die notwendige Produktionsleistung aufzubauen, ggf. verteilt über mehrere
Standorte. Sie erfordert erhebliche Management-,
Finanzierungs- und Organisationsfähigkeiten.
5
Versucht man nun, ganze Produktionsunternehmen
hinsichtlich ihrer Veränderungsfähigkeit zu differenzieren, muss neben den geschilderten Fähigkeiten
zur Veränderung auf den verschiedenen Ebenen und
deren Objekten noch die Fähigkeit zur Vernetzung
mit in Betracht gezogen werden.
Bild 5.17 zeigt ein daraus entwickeltes Portfolio zur
strategischen Positionierung von Produktionsunternehmen bezüglich ihrer Fähigkeit zur Anpassung.
Das Portfolio wird durch die Merkmale „Veränderungsfähigkeit“ mit der Ausprägung niedrig, mittel,
hoch und sehr hoch und „Vernetzungsfähigkeit“ mit
den gleichen Attributen beschrieben.
Die Veränderungsfähigkeit korrespondiert in ihrer
Ausprägung mit den in Bild 5.16 genannten Begriffen
Umrüstbarkeit, Rekonfigurierbarkeit, Flexibilität,
Wandlungsfähigkeit und Agilität.
Die Stufen der Vernetzungsfähigkeit beziehen sich
demgegenüber auf die Intensität der Kooperation mit
Lieferanten, Entwicklungspartnern, Produktionspartnern und Kunden. In der niedrigen Ausprägung
entspricht die Vernetzungsfähigkeit den traditionellen Beziehungen mit Lieferanten und Produktionsunternehmen zum Ausgleich von Kapazitätsbedarfsspitzen. Eine mittlere Vernetzung beschreibt die Vergabe
kleinerer Artikelgruppen oder Komponenten an Zulieferer, die bereits an der technischen Entwicklung
beteiligt sind. Eine hohe Vernetzung sieht vor, dass
bereits wesentliche Komponenten oder auch Subsysteme von einem Kooperationspartner entwickelt
und zugeliefert werden. Auch existieren mehrere
Standorte des Produktionsunternehmens, zwischen
denen eine Arbeitsteilung bezüglich der Produkte
oder deren Komponenten bestehen. Im Fall einer
Technik (T)
Fabrikfelder
Organisation (O)
Raum (R)
Fabrikebenen
T.I.1
Ebene I
Werk
Ebene II
Fabrik
Ebene III, IV
Bereich
Unterbereich
Ebene V:
Arbeitsstation
Bild 5.18: Gliederung der Fabrikobjekte
© IFA 13.440_B
134
Technische
Anlagen –
Zentralen
T.II.1 Technische
Anlagen –
Verteilung
T.II.2 Informationstechnik
O.I.1 Aufbauorganisation
O.II.1 Produktionskonzept
O.II.2 Logistikkonzept
O.II.3 Struktur
T.III, IV.1 Lagermittel
O.III, IV.1 Arbeitsorganisation
T.III, IV.2 Transportmittel
T.V.1 Produktionstechnologie
T.V.2 Produktionsmittel
T.V.3 Sonstige Mittel
O.V.1 Qualitätssicherungskonzept
R.I.1
R.I.2
R.I.3
Grundstück
Generalbebauung
Außenanlagen
R.II.1
R.II.2
R.II.3
R.II.4
R.II.5
Layout
Bauform
Tragwerk
Hülle
Anmutung
R.III, IV.1 Ausbau
R.V.1 Arbeitsplatzgestaltung
5.7
Fabrikebenen
Fabrikfelder
Technik
(T)
Organisation
(O)
Raum
(R)
keine Bedeutung
Ebene I:
Werk
Bewertung der Veränderungsfähigkeit
Ebene II:
Fabrik
Ebene III/IV:
(Unter-)
Bereich
Ebene V:
Arbeitsstation
Fabrikobjekte
T.V.1
T.IV.1
T.II.2
T.III.1
T.III.2
T.I.1
T.I.2
T.I.3
O.V.1
O.IV.1
O.IV.2
O.IV.3
O.III.1
O.I.1
R.V.1
R.V.2
R.V.3
R.VI.1
R.IV.2
R.IV.3
R.IV.4
R.IV.5
R.III.1
R.I.1
Technische Anl. -Zentralen
Technische Anl. -Verteilung
Informationstechnik
Lagermittel
Transportmittel
Produktionstechnologie
Produktionsmittel
Sonstige Mittel
Aufbauorganisation
Produktionskonzept
Logistikkonzept
Struktur
Arbeitsorganisation
Qualitätssicherungskonzept
Grundstück
Generalbebauung
Außenanlagen
Layout
Bauform
Tragwerk
Hülle
Anmutung
Ausbau
Arbeitsplatzgestaltung
geringe Bedeutung
5
mittlere Bedeutung
hohe Bedeutung
Zuordnung zur Ebene
Bild 5.19 Zuordnung der Fabrikobjekte zu den Fabrikebenen und ihre jeweilige Bedeutung
© IFA 13.441A_Wd_B
sehr hohen Vernetzung wird das lokale Produktionsunternehmen zum Integrator für bestimmte Marktleistungen durch die Koordination von Sach- und ggf.
Dienstleistungen für einen bestimmten Markt, der
geografisch oder nach Kundengruppen gegliedert ist.
Die Kooperationspartner sind Entwicklungspartner
für Subsysteme, Produktionspartner für Teile- und
Komponentengruppen sowie Logistikpartner für die
Teilebereitstellung oder die Warenverteilung und
-zwischenlagerung.
In dem so aufgespannten Feld lassen sich vier Segmente definieren, die in Anlehnung an die Veränderungstypen als agile Organisationen, wandlungsfähige Organisationen, flexible Organisationen und
autonome Organisationen bezeichnet werden sollen.
Die Segmente 1, 2 und 3 sind selbsterklärend. Segment 4 umfasst autonome Organisationen, die nur
eine schwache äußere Vernetzung mit Lieferanten
pflegen und intern lediglich auf Arbeitsplatz und
Fertigungs- oder Montagesystemebene umrüstbar
bzw. rekonfigurierbar sind.
5.7
Bewertung der
Um den Begriff der Veränderungsfähigkeit für die
Praxis handhabbar zu machen, ist zunächst eine Ordnung der Fabrikobjekte erforderlich. Daher empfiehlt
es sich, die von der Wandlung betroffenen Objekte
zum einen nach den Detaillierungsebenen der Fabrik
und zum anderen nach der Art der Wandlungsfähig-
135
5
keit zu ordnen. Bild 5.18 zeigt auf der linken Seite die
Detaillierungsebenen der Fabrik. Gegenüber Bild 5.16
hat sich aufgrund von Forschungsprojekten [Nyh04,
Wie05, Rei07] sowie der praktischen Erfahrungen
in zahlreichen Fabrikprojekten gezeigt, dass eine so
feine Gliederung nicht erforderlich ist.
5
Daher wurden die Ebene Netzwerk durch den Begriff
„Werk“ ersetzt (weil hier nur die Außenbeziehungen
interessieren) und die Ebenen Zelle, System und
Bereich zu einem Begriff „Bereich/Unterbereich“ zusammengefasst. Die Arten der Wandlungsfähigkeit
beziehen sich auf die technischen Einrichtungen, die
Organisation und die räumliche Anordnung der Fabrikobjekte. In die hierdurch gebildete Matrix können
nun 26 Fabrikobjekte erster Ordnung eingegliedert
werden. Für jedes der 26 Objekte wurde eine Untergliederung in insgesamt 116 Fabrikobjekte zweiter
Ordnung erarbeitet, die in Anhang A 1 beschrieben
sind.
Universalität
Mobilität
A
Weiterhin ist zu beachten, dass ein Fabrikobjekt auf
jeder Fabrikebene mit einer unterschiedlichen Bedeutung auftritt. Bild 5.19 verdeutlicht dies an einer
Darstellung, bei der gegenüber Bild 5.18 die Spalten
und Zeilen vertauscht sind. Um eine mehrfache Behandlung der Objekte im Rahmen der Fachplanungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, sie einer bestimmten Ebene zuzuordnen, wie im Bild durch die
Rasterung der jeweiligen Felder gekennzeichnet.
Die einzelnen so definierten Wandlungsobjekte besitzen unterschiedliche Fähigkeiten, sich zu verändern.
Heger hat die in Bild 5.11 und 5.12 beschriebenen
Wandlungsbefähiger aufgrund umfangreicher Untersuchungen auf acht Begriffe erweitert und zur
Basis einer umfassenden Bewertungssystematik der
Wandlungsobjekte einer Fabrik gemacht. Bild 5.20
zeigt die von ihm so genannten Wandlungspotenzialarten angewandt auf ein fiktives Fabrikplanungsobjekt [Heg07]. Sie stehen zueinander teilweise in
Neutralität
Skalierbarkeit
B C
Fabrikobjekt
notwendige Verbindung
Objektspezifisches
Wandlungspotential
Inputs und Outputs
A
B C
A
A A
Standardisierung
Erweiterung, Reduzierung
und Bewegung
Kompatibilität
Modularität
Bild 5.20: Veranschaulichung der Wandlungspotenzialarten
© IFA 13.445_B
136
gewandeltes Objekt
Schnittstellen
5.7
Fabrikobjekt:
Technische Anlagen
und Verteilung
Wandlungspotenzialart
A
B
Wandlungspotenzialmerkmale und Merkmalsart
Universalität
Ver- und -entsorgungsnetz
Medienraster
(qualitativ)
(quantitativ)
Skalierbarkeit
Reserve
Zugänglichkeit
(quantitativ)
(qualitativ)
Modularität
Aufbau
Absperreinrichtungen
(qualitativ)
(qualitativ)
Kompatibilität
Kennzeichnung
Art der Anschlüsse
(qualitativ)
(qualitativ)
C
5
Bild 5.21: Beispiel Wandlungsarten und -merkmale für ein Fabrikobjekt (Heger)
© IFA 13.448_B
Wechselwirkung. Sie werden in Anlehnung an Bild
5.12 wie folgt definiert:
weiteren Verlauf dieses Kapitels wird die von Heger
vorgeschlagene Systematik weiter benutzt.
n Universalität und Neutralität beschreiben die Mög-
Stellt man nun die Wandlungsobjekte und die Wandlungsbefähiger einander gegenüber, zeigt sich, dass
nicht jedes Wandlungsobjekt jeden Wandlungsbefähiger aufweist. Beispielsweise ist der Wandlungsbefähiger „Mobilität“ für ein Grundstück grundsätzlich
nicht anwendbar, ebenso wie für die Fabrikstruktur
oder die Arbeitsorganisation. Jedem Fabrikobjekt
zweiter Ordnung ist daher eine Reihe von Merkmalen zugeordnet, die für die Beurteilung der Wandlungsfähigkeit relevant sind und für alle Objekte
gleichermaßen gelten.
Bild 5.21 zeigt am Beispiel des Fabrikobjektes Technische Anlagen und Verteilung das Vorgehen. Zunächst
zeigt sich, dass von den 8 Wandlungsbefähigern nur
die vier angeführten zutreffen. Daraus werden je
Klasse in diesem Fall zwei Wandlungsmerkmale entwickelt, die entweder qualitativer oder quantitativer
Natur sind.
n
n
n
lichkeiten, ein Objekt für unterschiedliche Aufgaben einsetzen zu können, wobei im ersten Fall das
Objekt unempfindlich gegen Einflüsse anderer
Objekte ist und im zweiten Fall keine Einflüsse
auf andere Objekte ausübt.
Mobilität und Skalierbarkeit sichern im ersten Fall
eine örtlich uneingeschränkte Beweglichkeit,
während die Skalierbarkeit neben der räumlichen
auch eine technische und organisatorische Erweiterung oder Reduktion der Leistung des Objektes
erlaubt.
Modularität und Kompatibilität beschreiben die
Art des Objektaufbaus. Modulare Einheiten sind
in sich funktionsfähig, was aber ohne Kompatibilität hinsichtlich Material-, Medien-, Energie- und
Datenflüssen wirkungslos bleibt.
Standardisierung ist nur in Verbindung mit Universalität, Modularität und Kompatibilität sinnvoll
anwendbar und zielt auf die fabrikübergreifende
Austauschbarkeit und Vereinfachung der Fabrikobjekte.
Schließlich wird es immer objektspezifische Wandlungsbefähiger geben, die sich nicht eindeutig einer
der bisherigen Befähigerarten zuordnen lassen. Im
Das Objekt Technische Anlagen und Verteilung selbst
besteht aus den drei Objekten Haupttrassen, Netze
und Anschlüsse, denen in Bild 5.22 a die 7 Wandlungsmerkmale zugeordnet sind. Sie gelten für alle
drei Unterobjekte. Eine vollständige Auflistung der
Wandlungspotenzialmerkmale für alle 116 Objekte
zweiter Ordnung findet sich in Anhang A 2.
137
5
Fabrikobjekt 1. Ordnung
T.IV.
Technische Anlagen
- Verteilung
Fabrikobjekte 2. Ordnung
T.IV..1 Haupttrassen
T.IV..2 Netze
T.IV..3 Anschlüsse
Wandlungsmerkmale
• Ver- und Entsorgungsnetz (UN) *)
• Medienraster (UN)
• Reserve (SK)
• Zugänglichkeit (SK)
• Aufbau (MD)
• Absperreinrichtungen (MD)
• Kennzeichnung (KO)
• Art der Anschlüsse (KO)
*) UN Universalität, MD Modularität, SK Skalierbarkeit, KO Kompatibilität
5
a) Fabrikobjekte und zugehörige Wandlungsmerkmale (Beispiel)
Wandlungsmerkmal
Beschreibung
Zielerreichung
Medienraster
Weite des Rasters, mit dem
die Medien verlegt sind
> 21 m
15 bis 21m
9 bis 15 m
3 bis 9 m
<3m
0%
25%
50%
75%
100%
Art der Anschlüsse
standardisierte und einfach zu
handhabende externe und interne
Anschlüsse für Medien und Daten
(z.B. Schnellkupplungen)
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
größtenteils erfüllt
voll erfüllt
0%
25%
50%
75%
100%
Teilpotenzial
b) Potenzialbestimmung der Wandlungsmerkmale eines Fabrikobjektes (Beispiele)
Bild 5.22: Wandlungsorientierte Bewertung von Fabrikobjekten (nach Heger)
© IFA 14.792_B
Für jedes Wandlungsmerkmal ist weiterhin angegeben, wie die Zielerreichung für ein konkretes Objekt
bestimmt wird. Bild 5.22 b verdeutlicht dies an zwei
exemplarischen Fällen. Grundsätzlich wird das Teilpotenzial (also die Zielerreichung für das Wandlungsmerkmal) in 5 Stufen von 0 bis 100% normiert. Die
Umrechnung der konkreten Merkmalsausprägung
kann entweder qualitativ oder quantitativ erfolgen.
Im Falle des Merkmals Medienraster wurde eine
Spannweite von 0 bis 21 m als sinnvolle Merkmalsausprägung festgelegt und in fünf Klassen unterteilt. Die
Art der Anschlüsse ist demgegenüber nur qualitativ
beschreibbar und daher in 5 Stufen des Erfüllungsgrades gegliedert. Die vollständige Auflistung der
232 Merkmale findet sich ebenfalls in Anhang A 2.
Einige Umwandlungstabellen sind aufgrund ihres
Umfangs in Anhang A 3 aufgeführt.
138
Im konkreten Investitionsfall stellt sich die Frage
nach der notwendigen Wandlungsfähigkeit und ihr
Vergleich mit der vorhandenen Wandlungsfähigkeit.
Bild 5.23 zeigt wiederum am Beispiel der Technischen Anlagen einen Vorschlag. Hier finden sich die
8 Wandlungspotenzialmerkmale aus Bild 5.21 und
ihre genauere Beschreibung. Sie ermöglicht es im Fall
eines Soll-Ist-Vergleichs, den vorhandenen Zustand zu
bewerten, woraus sich ein Prozentwert für jedes Merkmal ergibt. Der Gesamtwert von 40,6% für das gesamte
Bewertungsobjekt wird als arithmetisches Mittel der
Einzelwerte bestimmt. Es ist auch eine Gewichtung
der Einzelwerte möglich, sie bringt erfahrungsgemäß
aber keinen merklichen Erkenntnisgewinn.
Um die Soll- Wandlungsfähigkeit zu bestimmen, geht
man nicht von einer Prognose, sondern von Szenarien
5.7
aus. Dabei werden die für das Unternehmen wesentlichen Veränderungsbereiche zunächst ausgewählt,
hierfür die wesentlichen Einflussfaktoren identifiziert und daraus sogenannte Schlüsselfaktoren gebildet. Für jeden dieser Schlüsselfaktoren bestimmt
man denkbare Entwicklungsmöglichkeiten, die
abschließend zu in sich konsistenten Kombinationen
verdichtet werden. Diese Verdichtungen werden als
Zukunftsbilder bezeichnet [Gau96].
Beispielsweise können sich für eine Karosseriefertigung vier Szenarien ergeben. Szenario 1 wäre die
klassische Blechkarosserie, jedoch mit dünneren
und höherfesten Blechen, Szenario 2 eine Rahmenkarosserie mit aufgesetzten Kunststoffteilen,
Szenario 3 eine CFK-Karosserie und Szenario 4 eine
Mischbauweise aus Stahl- und Kunststoffgroßbauteilen.
Die entwickelten Szenarien werden nun auf die
Wandlungsbausteine projiziert und die daraus not-
WandlungsNr.
WPA potenzialmerkmal
Beschreibung
19
UN
Ver- und
Entsorgungsnetz
Potenzial, jede Stelle im Gebäude mit den
notwendigen Medien zu versorgen, ohne dabei
andere Wandlungsobjekte zu beeinflussen;
z. B. von Decke, aus Untergeschoss oder
durch Leerrohre im Boden
20
UN
Medienraster
Weite des Rasters, mit dem die Medien
verlegt sind
21
SK
Reserve
22
SK
(MB)
23
MD
(ST)
Zugänglichkeit
Aufbau
24
MD
Absperreinrichtungen
25
KO
Kennzeichnung
26
KO
Art der Anschlüsse
prozentuale Reserve für die Erweiterung der
Medien, z. B. durch entsprechende
Leitungsquerschnitte, Kabelanzahl oder durch
Leerrohre bzw. Kabelkanäle
Medien sind frei zugänglich und sind weder in
der Erde noch in oder unter Beton verlegt
sondern z. B. auf Putz oder am Tragwerk bzw.
auf einem entsprechenden Raster
Verwendung von standardisierten Modulen für
die Medienver- und -entsorgung, z. B.
elektrische Zuführung im Stabarohr, flexible
Rohre in der Prozessindustrie
Möglichkeit zur Absperrung der
Medienversorgung für einzelne Maschinen
die unterschiedlichen Medien sind einheitlich
inkl. Flussrichtung gekennzeichnet
standardisierte und einfach zu handhabende
Anschlüsse (interne und externe) für Medien
(z. B. Schnellkupplungen) und Daten (z. B.
Stecker)
Nr.: Nummer; WPA: Wandlungspotenzialart
wendige Wandlungsfähigkeit hinsichtlich der Wandlungsbefähiger bestimmt. Im Fall der Technischen
Anlagenverteilung ergab sich beispielsweise ein
Sollwert von insgesamt 87,5%.
Stellt man nun für sämtliche ausgewählten Wandlungsobjekte die Ist- und Sollwandlungsfähigkeit
gegenüber, ergibt sich ein vollständiges Bewertungsprofil. Damit lässt sich feststellen, ob die Fabrik in ihrem gegenwärtigen Zustand übermäßig, angepasst,
eingeschränkt oder unzureichend wandlungsfähig
ist. Bild 5.24 zeigt ein solches Bewertungsprofil,
das für eine reale Fabrik mit 13 relevanten Objekten
erstellt wurde. Der Vergleich der Soll- und Istwerte
offenbart eine überwiegend negative Potenzialdifferenz. Fünf Objekte sind befriedigend wandlungsfähig, eins ausreichend, aber sechs ungenügend. Am
schlechtesten wandlungsfähig sind die Bauform und
Hülle, was auf eine gravierende Schwäche des Gebäudes schließen lässt.
Zielerreichung
(Klassen oder Intervalle)
Teilpotenzial
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
>21 m
(15 m, 21 m]
(9 m, 15 m]
(3 m, 9 m]
(0 m, 3 m]
(0 %, 10 %]
(10 %, 40 %]
(40 %, 70 %]
(70 %, 100%]
>100 %
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
nicht erfüllt
vereinzelt erfüllt
teilweise erfüllt
erfüllt
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
0%
25%
50%
75%
100%
Ist-Teilpotenzial
IstAuswahl
wert
x
5
Soll-Teilpotenzial
AusSoll-Wert
wahl
50%
75%
x
x
50%
75%
x
x
25%
75%
x
x
25%
100%
x
x
25%
100%
x
x
25%
75%
x
100%
75%
x
x
x
50%
IstPotenzial:
40,6%
100%
x
SollPotenzial:
87,5%
Bild 5.23: Ermittlung des Ist- und Soll-Wandlungspotenzials für das Bewertungsobjekt „Technische Anlagen-Verteilung“
© IFA 14.793_B
139
5
Techn.
AnlagenVerteiler
Bewertungsklassen
sehr
hoch
Hochregallager
Prod.mittel
Abfüll.
Prod.mittel
Ansatz
Struktur
Prod.konzept
Tragwerk
Layout
Generalbebauung
Bauform
Ausbau
Hülle
WPDifferenz [%]
100
100
80
80
60
60
40
40
niedrig
20
20
sehr
niedrig
0
0
hoch
mittel
5
WP
[%]
Elektrohängebahn
-20
-40
-60
-80
-100
Bewertungsobjekt
Ist-Wandlungspotenzial
Soll-Wandlungspotenzial
Ist-Soll-Wandlungspotenzialdifferenz
WP
Techn. Anl. – Verteil.
Prod.-mittel
Abfüll.
Prod.-konzept
Bewertungsklassen
übermäßig
angemessen
befriedigend
ausreichend
bis mangelhaft
ungenügend
: Wandlungspotenzial
: Technische Anlagen – Verteilung
: Produktionsmittel
: Abfüllung
: Produktionskonzept
Bild 5.24: Vergleich der Soll- und Ist-Wandlungsfähigkeit (Beispiel)
© IFA 13.467_B
Insgesamt wird deutlich, dass keine ideale Wandlungsfähigkeit definiert werden kann, sondern nur
eine angemessene Wandlungsfähigkeit, die dann
gegeben ist, wenn die Ist-Wandlungsfähigkeit mit
der Sollwandlungsfähigkeit der einzelnen Objekte
mit einer vernünftigen zulässigen Abweichung übereinstimmt.
Für die festgestellten Defizite sind technische oder
organisatorische Lösungen zu erarbeiten und der
dazu notwendige Aufwand ist abzuschätzen. Der
letzte Schritt besteht dann in der Überprüfung der
Wirtschaftlichkeit der ermittelten Maßnahmen.
In der Regel wird die Sollwandlungsfähigkeit jedoch
zu höheren Aufwendungen gegenüber klassischen,
wenig wandlungsfähigen Lösungen führen. Dieser
Mehraufwand ist wirtschaftlich nur dadurch zu
rechtfertigen, dass bei Veränderungen der Objekte
die Aufwendungen für die Veränderung um so viel
geringer sind, dass die Mehrinvestitionen in möglichst kurzer Zeit amortisiert werden. In der Regel
140
wird dies zu einer wirtschaftlichen Wandlungsfähigkeit führen, die unterhalb der Sollwandlungsfähigkeit liegt. Die Grundüberlegungen zur Betrachtung
der Wandlungskosten eines Wandlungsobjektes über
seinen Lebenszyklus sind in Bild 5.25 schematisch
verdeutlicht [Heg07]
Die konventionelle wandlungsträge Lösung wird
zwar geringere Objektkosten verursachen, dafür aber
hohe direkte und indirekte Durchführungskosten.
Die hoch wandlungsfähige Lösung ist demgegenüber
durch eine Mehrinvestition gekennzeichnet, der jedoch deutlich niedrigere Wandlungsprozesskosten
gegenüberstehen. Die Summe beider Kosten über
den Lebenszyklus führt zu einer dazwischenliegenden Lösung.
Heger hat zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit der
Wandlungsfähigkeit einen Vorschlag auf Basis der
Kapitalwertmethode entwickelt, die aber hier nicht
näher erläutert werden soll [Heg07]. Letzten Endes
handelt es sich um eine unternehmerische Entschei-
5.8
dung, bei der sich die Frage stellt, wie viel die Wandlungsfähigkeit wert ist. In realen Projekten wurde
beispielsweise als Richtwert 8 bis 10% Mehrkosten
gegenüber einer konventionellen wandlungsträgen
Lösung vereinbart.
5.8
rietät der Produkte und Prozesse zu unterscheiden.
Die Dimension und Tragweite dieser Unsicherheiten
führt im nächsten Schritt zu einem wünschenswerten
Veränderungspotenzial, das operativ, taktisch oder
strategisch angelegt sein kann. Das Unternehmen unterliegt jedoch unabhängig von dem wünschenswerten Veränderungspotenzial bestimmten Einschränkungen unterschiedlicher Art. Diese bestimmen als
vorhandene Freiheitsgrade den Handlungsspielraum.
Letzterer ist nun als mögliches Veränderungsausmaß
hinsichtlich der Veränderungsobjekte zu definieren.
Die Gegenüberstellung des möglich erscheinenden
Veränderungsausmaßes mit dem zuvor bestimmten
wünschenswerten Veränderungspotenzial wird in
der Regel einen technischen und/oder organisatorischen Konflikt offenbaren. Dessen Auflösung kann
durch die Erweiterung der Freiheitsgrade oder durch
Infragestellung der Veränderungstreiber erfolgen.
Sie führen unter Berücksichtigung der Veränderungsstrategie ggf. in mehreren Iterationsschleifen
zur potenziellen Veränderungsfähigkeit der Marktund/oder Produktleistung. Daraus ergeben sich dann
konkrete Aktionen zur Veränderung von Strukturen
und Abläufen. Es wird deutlich, dass nicht nur die
Veränderung selbst, sondern auch die potenzielle
Regelkreis der
Wandlungsfähigkeit
Offensichtlich geht es bei der Festlegung der Wandlungsfähigkeit generell darum, ein wirtschaftlich
sinnvolles Gleichgewicht zwischen den externen Forderungen des Marktes und den internen Möglichkeiten des Unternehmens zu finden. Bild 5.26 zeigt hierzu ein einfaches Wirkschema, das eine Außen- und
Innensicht unterscheidet, aus deren dynamischem
Zusammenspiel sich die potenzielle Veränderungsfähigkeit der Markt- und Produktionsleistung ergibt.
Beginnend mit den genannten Veränderungstreibern
ist dort zwischen externen und internen Unsicherheiten und der vorhandenen oder beabsichtigten Va-
Wandlungskosten
konventionell
wandlungsträge
• Anfangs-, Erst- und
Errichtungsinvestitionen
• Ersatz- und Zusatzinvestition
3 Indirekte Durchführungskosten
• Produktionsausfall =>
Entgangener Gewinn
• Mehrarbeit
• Bestandskosten
höchst
wandlungsfähig
1
Kosten
• Umstellung, Abbau
• Wiederherstellung
der Prozessfähigkeit
5
Kostenbetrachtung im Lebenszyklus
1 Wandlungsobjektkosten
2 Direkte Durchführungskosten
Regelkreis der Wandlungsfähigkeit
1
2
…
…
Varianten
3
2
3
niedrig
hoch
Wandlungsfähigkeit
Bild 5.25: Einordnung der wirtschaftlichen Wandlungsfähigkeit
© IFA 14.794_B
141
5
Strategie
Vorhandene
Freiheitsgrade
Potenzielle
Innensicht
5
Externe und interne
Außensicht
• Marktleistung
• Produktionsleistung
Wünschenswertes
Veränderungspotenzial
Mögliches
Veränderungsmaß
Bild 5.26: Regelkreis der
Aktionen
© IFA 9899SWA_B
und tatsächlich erreichte Veränderungsfähigkeit dynamischen Einflüssen unterliegt, die permanent in
einer Außen- und Innensicht abzugleichen sind.
Aus der systematischen Analyse der Fabrikbausteine hinsichtlich ihrer Wandlungsfähigkeit lassen sich
bereits Ansätze für die Wandlungsfähige Fabrik ab-
Adaptive•Gebäude
• Nutzungsneutralität
• modularer Aufbau
• Erweiter- bzw. Reduzierbarkeit
• Atmungsfähigkeit
leiten, die ein hohes Erfolgspotenzial besitzen, Bild
5.27.
Am Anfang sollte immer eine durchdachte Marktstrategie stehen, welche die gesamte Organisation
auf den Kundennutzen ausrichtet. Dies führt zu
Zukunftsrobuste Technik und
Technologien
• Werkzeugneutrale
Variantenbildung
• schneller Variantenwechsel
• elastische Bereichsverkettung
• mobile Ressourcen
Anforderungsgerechte
Produktionsstrukturen
Marktorientierte
Produktausrichtung
• produktorientierte Aufbauorganisation
• prozessorientierte Ablauforganisation
• marktnahe Variantenerzeugung
• Kundennutzenorientierung
•
Humanzentrierung
• Mitarbeiterpartizipation
• Autonomie und Verantwortung
• attraktive Entlohnungssysteme
• flexible Arbeitszeiten
• Integrationsfähigkeit neuer Produkte
• plattformorientierte Segmentierung
• Programmflexibilität
• Layouterweiterbarkeit
Anforderungsgerechte
•
Logistikstrategien
• dezentrale Belieferung
• dezentrale Lagerung
• einfache Steuerungsprinzipien
• Nutzung von Kooperationen
Bild 5.27: Bausteine und Merkmale der Wandlungsfähigkeit aus fabrikplanerischer Sicht
© IFA 14.795_B
142
5.9
Leitbild der wandlungsfähigen Fabrik
Erfolgreicher Wandel
Wandlungsprozess
• Kongruenz zwischen Wandlungsanforderung und Wandlungsziel
• Vom Markt geforderte Geschwindigkeit
• Geringer Veränderungsaufwand
Wandlungsfähigkeit
• Konfigurations- und
Rekonfigurationspotenzial
Wandlungskompetenz
Wandlungsbeherrschung
• Veränderungs- und Anpassungsbereitschaft der Mitarbeiter
• Qualität des geplanten
Wandels
5
Bild 5.28: Erfolgsfaktoren des Wandels
© IFA 10.150_Wd_B
anforderungsgerechten Produktstrukturen, wie sie
beispielsweise im GVP-Ansatz beschrieben wurden
(vgl. Abschn. 4.11). Die eingesetzten Technologien
und Techniken müssen dem Gedanken folgen, genau
die Losgrößen zu fertigen, die der Kunde bestellt. Die
Logistikstrategien der Belieferung und Auftragsabwicklung müssen dem Flussprinzip folgen. Die Gebäude sind adaptiv zu gestalten. Schließlich ist die
Einbeziehung der Mitarbeiter in die Gestaltung und
den Betrieb der Fabrik unerlässlich. Diese Aspekte
werden in den folgenden Kapiteln jeweils auf den
verschiedenen Fabrikebenen vertieft behandelt.
Die Ausführungen dieses Kapitels haben deutlich
gemacht, dass der Begriff Wandlungsfähigkeit konkret fassbar wird. Wenn man Wandlungsfähigeit als
strategischen Erfolgsfaktor ansieht, sind die in Bild
5.28 dargestellten Zusammenhänge zu beachten
[Her07].
Ein erfolgreicher Wandel wird nur gelingen, wenn
der Wandlungsprozess als ein strategischer Ansatz
aufgefasst wird, der den permanenten Abgleich zwischen Soll- und Ist-Wandlungsfähigkeit im Auge hat,
sich auf die am Markt geforderte Geschwindigkeit
einstellt und dabei den Aufwand nicht außer Acht
lässt. Dabei genügt es nicht nur, die notwendige
Wandlungsfähigkeit im Sinne einer Prozessfähigkeit
zu erreichen, sondern sie im Falle einer notwendigen
Veränderung auch in der notwendigen Zeit zu nutzen,
den Wandlungsprozess also auch zu beherrschen.
Dies wiederum setzt die Wandlungskompetenz der
Mitarbeiter voraus.
5.9
Leitbild der wandlungsfähigen Fabrik
Aus den bisherigen Ausführungen lässt sich eine Visionen der wandlungsfähigen Fabrik entwickeln, die
ihrerseits auf den Leitbildern einer zukunftsfähigen
Produktion basiert. Bild 5.29 unterscheidet dabei
entsprechend Bild 2.9 nach der Außensicht (Produktion) und der Innensicht (Fabrik).
Abweichend von der konventionellen Fabrik, die
durch Wandlungsträgheit und interne Optimierung
gekennzeichnet ist, muss sich die zukünftige Produktion an Marktstrategien und den daraus abgeleiteten Produkten ausrichten. Dies erfordert Teams,
die auf der Basis von klar kommunizierten Zielen
eigenverantwortlich Geschäftsprozesse planen und
betreiben. Sie orientieren sich dabei an technischen
und betrieblichen Grenzwerten der Praxis, aber auch
an physikalischen und logistischen Grenzen.
143
5
Leitbild Produktion
• Ausrichtung an Markt und
Strategie
• Eigenverantwortliche Teams
• Orientíerung an best practice
und Grenzwerten
• Angemessene Wandlungsfähigkeit auf allen Fabrikebenen
5
• Nutzungsneutrale, kommunikationsfördernde Gebäude mit
ästhetischer Qualität
• Externe Vernetzungsfähigkeit
• Nachhaltigkeit aus wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer
Sicht
Vision Fabrik
• Gliederung in Wertschöpfungseinheiten
• Fabrikumrüstzeit „Null“
• Plug & Produce-Technik
• Variantenbildung in
Produktionsendstufen
• Material immer im Fluss
• Vorgetestete mobile
Produktionsmodule
• Erscheinungsbild spiegelt den
Anspruch der Marke
• Emission „Null“
• Attraktive und gesunde
Arbeitsumgebung
Bild 5.29: Vision der wandlungsfähigen Fabrik
© IFA G9536BSW_Wd_B
In der Ausführung der Fabrik gilt der Grundsatz angemessener Wandlungsfähigkeit und Mobilität der
Betriebsmittel und der Organisation, und dies auf allen Strukturebenen vom Standort der Fabrik über die
Gebäude, die Produktionssysteme bis hin zum einzelnen Arbeitsplatz. Dies bedingt nutzungsneutrale
Gebäude, die mehrere Produkt- und Prozessgenerationen überdauern und dennoch einen gestalterischen
Anspruch verwirklichen, der dem Selbstverständnis
des Unternehmens und seiner Marktleistung entspricht.
Weiterhin ist eine ausgeprägte externe Vernetzungsfähigkeit in logistischer, organisatorischer und kommunikationstechnischer Hinsicht zu gewährleisten,
um mit Lieferanten, Entwicklungspartnern oder
Kunden effektiv kooperieren zu können. Der Begriff
der Nachhaltigkeit umfasst schließlich einen auf
Dauer angelegten wirtschaftlichen Erfolg, der aber
die Berücksichtigung der sozialen Belange der Mitarbeiter und ein ökologisch verantwortliches Handeln
einschließt.
Als Vision entstehen daraus Fabriken, die sich –
nach Wertschöpfungseinheiten für unterschiedliche
Marktanforderungen gegliedert – in kürzester Zeit
aufwandsarm umrüsten lassen. Als Metapher kann
144
ein modernes Theater dienen, dessen Bühnentechnik
einen geräuschlosen Szenenwechsel in wenigen Minuten bei offenem Vorhang erlaubt. Diese Umrüstfähigkeit bedingt in einer Fabrik Produktionsmodule,
die im Minuten- bis Stundenbereich rekonfigurierbar
sind, weil sie sich dank einer leichten Beweglichkeit
und einer lokalen Steuerung mit einer übergeordneten Steuerung verständigen können. Wegen der
notwendigen Variantenbeherrschung muss die klassische Trennung zwischen Vorfertigung und Montage
infrage gestellt werden.
Die Variantenbildung erfolgt in sogenannten Produktionsendstufen im spätestmöglichen Schritt
der Endmontage durch Integration variantenbestimmender Fertigungsoperationen in den Montageablauf. Eine weitere logistisch motivierte Vision
ist der gleichmäßige Fluss des Materials durch die
Wertschöpfungsstufen. Dies sichert niedrigste Bestände, kürzeste Durchlaufzeiten und demzufolge
eine höchste Reaktionsfähigkeit. „Produziere in
einem Tag das, was der Kunde bis zum Abend des
vorherigen Tages bestellt hat, nicht mehr, aber
auch nicht weniger“, so könnte eine Maxime dieser
Vision lauten. Schließlich geht die wandlungsfähige Fabrik bis hin zu vorgetesteten, mobilen Fab-
5.10
rikmodulen, die auf dem Fabrikgelände, aber auch
zu anderen Standorten hin verschoben werden
können. Dabei gilt die Null-Emissions-Fabrik als
Maßstab ebenso wie eine gesunde und attraktive
Arbeitsumgebung.
Bevor der dazu notwendige Planungsprozess unter
dem Begriff Synergetische Fabrikplanung in Kap.15
im Detail entfaltet wird, müssen die Planungsinhalte
bekannt sein, die zu einer funktionsfähigen Fabrik
führen. Diese werden entsprechend den in Bild 5.18
dargestellten Ebenen Arbeitsstation, Unterbereich/
Bereich, Werk und Fabrik beschrieben. Dabei wird
jede Ebene einerseits aus der funktionalen und
andererseits aus der räumlichen Gestaltungssicht
beschrieben.
[Gau96]
[Heg07]
[Her03]
5.10 Literatur
[Kal89]
[Abe06]
[Agg87]
[Dörr99]
[Eve83]
[ElM09]
Abele, E., Versch, A., Wörn, A.: Reconfigurable Manufacturing Systems
(RMS) for Machining of Case and
Similar Parts in Machine Building. In:
Dashchenko, A.I. (ed.): Reconfigurable
Manufacturing Systems and Transformable Factories. 1st Edition pp.
327–339, Springer, Berlin Heidelberg
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Leseprobe Hans-Peter Wiendahl, Jürgen Reichardt, Peter Nyhuis

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