Prozessoptimierung in der Prototypen- und Einzelteilproduktion für Blechteile

Diplomarbeit von Michael Ristau

Einleitung:

Globalisierung als Chance für die deutsche Metall- und Maschinenbaubranche:

Seit den 1970er Jahren kommt der Metallbranche in Deutschland – besonders dem Maschinen- und Fahrzeugbau – eine besondere Bedeutung zu:

Seit Jahren sind sie der Motor der deutschen Wirtschaft und dienen zugleich als Katalysator für andere Industrie- und Wirtschaftszweige (Abb. 1.1: Umsatz der Metall- und Elektroindustrie insgesamt in Deutschland). Ein stetiges Umsatzwachstum seit den 1990er Jahren und eine kontinuierliche Zunahme der Beschäftigten in diesem Industriezweig zeigen dies deutlich. Der Aufschwung der deutschen Wirtschaft und der damit einhergehende Wohlstand wären ohne die Metallbranche – dem Rückgrat der deutschen Wirtschaft – nicht denkbar. Dennoch sind auch hier, fast parallel zum Aufschwung, Verlagerungstendenzen in Richtung Osten zu beobachten (Abb. 1.2: Verlagerungstendenz in der Metallbranche). Der kapitalintensive Maschinenbau sieht sich somit einer neuen Herausforderung entgegen.

Produkte können, aufgrund niedrigerer Personal- und Energiekosten, deutlich günstiger als in Deutschland produziert und angeboten werden. Diese sich wandelnde Marktsituation hinterlässt deutliche Veränderungen im gesamten Wettbewerb und auf dem hiesigen Binnenmarkt. Der hohe Konkurrenzdruck, der sich in der Preisgestaltung, dem Produkt- und Leistungsportfolio zeigt, erfordert die Reaktion der deutschen Metallbranche: Standardprodukte und Standardleistungen können unter normalen Voraussetzungen nicht zu einem marktfähigen Preis in Deutschland erbracht werden. Deswegen werden standardisierte Artikel und Leistungen, denen gesicherte Technologien zugrunde liegen, immer häufiger im außereuropäischen Ausland produziert bzw. erbracht.

Diese geänderten Randbedingungen führen auch zu einem geänderten Leistungsportfolio. Alleinstellungsmerkmale, die den heutigen besonderen Anforderungen wie: hoher Termindruck bzw. kurze Lieferzeiten, hohe Anzahl der Änderungen und ausgezeichneter Service genügen, haben besonders im Geschäft mit Kunden aus Deutschland an Bedeutung gewonnen. Auch international werden diese Anforderungen immer mehr an professionell arbeitende Betriebe gestellt.

Wird diesen Erfordernissen auch weiterhin genüge getan, wird Deutschland die Position als langjähriger Exportweltmeister in einem globalisierten Markt wieder gesichert sein!

Vorgehensweise dieser Arbeit:

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Konzept für eine Prozessoptimierung erarbeitet. Dies ist in der Firma futureblech AG entstanden, die im Bereich Prototypen- und Einzelteilproduktion tätig ist. Im Konzept werden wirkungsvolle Maßnahmen, gegliedert in drei Hauptpunkte, vorgestellt, die einen entscheidenden Unterschied zum vorigen Zustand versprechen. Die einzelnen Maßnahmen werden bis zu konkreten Handlungsanweisungen herunter gebrochen, so dass sie Anregungen bieten können, ähnliche Projekte durchzuführen.

Diese Arbeit soll eine Brücke zwischen der wissenschaftlichen Theorie, aufgezeigt durch Grundlagen aus der Literatur, und der praktischen Umsetzung im Betrieb, anhand des Beispiels der futureblech AG schlagen. Die theoretischen Teile werden sowohl mit praktischen Beispielen als auch durch eigene Vorschläge ergänzt.

Im Kapitel 2 werden anhand einiger Quellen aus der einschlägigen Literatur die Begriffe Prozess, Prozessoptimierung, Prototypenproduktion und Einzelteilproduktion geklärt. In Kapitel 3 wird die Firma futureblech AG, in der diese Arbeit entstanden ist, vorgestellt. Die Prozessbeschreibung und -analyse wird in Kapitel 4 vorgestellt und erläutert.

Der Ablauf der Prozessoptimierung folgt in Kapitel 5, in dem die einzelnen Schritte und Maßnahmen zur Erreichung einer besseren Situation aufgeführt werden. In Kapitel 6 wird auf die Zielerreichung durch die Ergebnisse eingegangen. Ein Fazit und ein kurzer Ausblick runden diese Arbeit im siebten Kapitel ab.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 3.3, Besonderheiten der Prozessoptimierung in der Prototypen- und Einzelteilproduktion:

3.3.1, Vergleich zwischen Serien- und Einzelteilproduktion:

Die Einzelteilproduktion, die sich durch einen erhöhten Aufwand – im Vergleich zur Serienproduktion – in der Planung, Steuerung und auch Terminierung auszeichnet, gewinnt in den nächsten Jahren zunehmend an Bedeutung. Die ursprüngliche Serienproduktion, wie sie im 20. Jahrhundert weite Verbreitung fand, wird zunehmend von der Variantenbildung durchsetzt. Es gibt somit immer mehr Produktvarianten und Derivate, die in den Griff von günstigen Fertigungsmethoden und sicheren Prozessen zu bekommen sind. Dies schließt aber Optimierungsmaßnahmen in der Einzelteil- und Prototypenproduktion, aufgrund gestiegener internationaler Konkurrenz, nicht aus. Die Einzel- und Prototypenproduktion gleicht grundsätzlich der Kundenauftragsfertigung. Produkte werden nach technologischen Möglichkeiten und vorhandenen Kapazitäten nach Kundenwünschen hergestellt.

3.3.2, Die Kundenauftragsfertigung:

Die Kundenauftragsfertigung ist eine individualisierte Spezialform der Prototypen- und Einzelteilproduktion. Das Produkt ist individuell auf den Kunden und seine Anforderungen angepasst. Als Konsequenz müssen sogar zum Teil Werkzeuge und Hilfsmittel individuell angefertigt werden. Wird das Produkt vom Kunden nicht abgenommen, droht ein erheblicher finanzieller Rückschlag, da es keinen sonstigen Abnehmer für dieses Produkt gibt. Die klassische Kundenauftragsfertigung – die die Fertigung von Teilen nur im Auftrag vom Kunden vorsieht – verlangt von Betrieben eine hohe Flexibilität ab: Organisationsstrukturen und Betriebsmittel oder Werkzeuge müssen eine große Vielfalt aufzeigen um die verschiedensten Aufträge erfolgreich zu bearbeiten. Leistungsmerkmale der Kundenauftragsfertigung (engl. Manufacturing on Demand) sind:

Verkürzte robuste Prozessketten.

Wandlungsfähige Produktionskonzepte.

Produktion in offenen Netzwerken.

Integriertes Auftragsmanagement.

Lernfähigkeit zur Selbstoptimierung.

Produktion nur im Kundenauftrag.

Hier zeigt sich ein Dilemma bei der späteren Prozessoptimierung. Da Prozesse auf Grund der angepassten Produktion sehr flexibel gehandhabt werden, kann nur schwer ein verbindlicher Standard gefunden und optimiert werden.

3.3.3, Einflussgrößen für die Prozessoptimierung in der Prototypen- und Einzelteilproduktion:

Die Einflussgrößen, die für Optimierungsmaßnahmen in der Serienproduktion maßgeblich sind, erzielen aufgrund geringer Stückzahlen in der Einzelteil- und Prototypenproduktion wesentlich weniger bedeutende Effekte. Somit macht die Anwendung dieser Stellgrößen, die für die Optimierung in der Serienproduktion verwendet werden, nur im eingeschränkten Maße Sinn. Eine gründliche Untersuchung der Prozesse hinsichtlich geeigneter Stellgrößen ist bei der Prototypen- und Einzelteilproduktion unumgänglich. Für einen allgemeinen Fall ist eine pauschale Aussage leider nicht möglich. Einige Parameter, die bei der Serienproduktion direkt den jeweiligen Arbeitsschritt betreffen, werden bei der Einzelteilproduktion vor allem über Maßnahmen in der Planung und Organisation beeinflusst. Die Untersuchung dieser wichtigen Themen kann hierbei zu den entscheidenden Stellgrößen führen:

Arbeitsvorbereitung.

Überwachung von Prozessen.

Werkstattleitung.

Unterstützungsprozesse.

Auch in negativer Hinsicht ziehen sich einige Größen, die im Vorlauf eingestellt werden, durch die gesamte Prozesskette. Alle Fehler, die in der Vorbereitungsphase, in der Arbeitsvorbereitung und der Konstruktion auftreten, stellen Probleme entlang der gesamten Wertschöpfungskette dar: Eine gute Organisation, Planung und Arbeitsvorbereitung bilden die maßgebliche Grundlage für sichere, robuste und beherrschbare Prozesse, die folglich gute Produkte liefern.