Produktionsmanagement (Fach) / 4. Prozessgestaltung (Lektion)
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Teil 4
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- 01 Layoutplanung Grundgedanke, Ziele, Grundmodell, Datengrundlage, Struktur - Grundgedanke: eine gegebene Anzahl von Objekten optimal zueinander anordnen - Ziele: Kostenminimierung von Transport-, Standort-, Standortwechsel- und Zwischenlagerungskosten - Grundmodell: I Organisationseinheiten an M Standorten sind so zu positionieren, dass die Transportkosten minimiert werden - Datengrundlage:o Entfernungsmatrix D [MxN]o Intensitätsmatrix I [I×J] (Infos aus Stücklisten und Arbeitsplänen)o Transportkostenmatrix K [I×J] Struktur: Zielfunktion Nebenbedingungen:- jeder Organisationseinheit wird genau einem potentiellem Standort zugeordnet - jedem potentiellen Standort wird maximal eine Organisationseinheit zugeordnet
- 02 Lösungsansätze zur Layoutplanung Nicht interaktive Verfahren: Konstruktionsverfahren, Verauschungs-/Verbesserungsverfahren, Kombinationsverfahren: Umlaufmethode interaktive Verfahren: CAD-Systeme, Layoutplanungssysteme - Lösungsansätze zur Layoutplanung Nicht interaktive Verfahren: o Konstruktionsverfahren (für Neuplanung) § Leere Planungsfläche à Auswahl einer Organisationseinheit durch den Planer à Einsetzen weiterer Einheiten à Aufbau eines Layouts § Bereits angeordnete Einheiten werden im Laufe des Planungsprozesses nicht mehr verändert § Beispiel: CORELAP (EDV-gestütztes Konstruktionsverfahren) Input:· Präferenzenmatrix, deren Elemente die Wünschbarkeit der Nachbarschaft zweier Einheiten angeben· Zahl der einzuplanenden Organisationseinheiten· Platzbedarf der Organisationseinheiten· Gewichte g für Elemente der Präferenzenmatrix o Vertauschungs-/Verbesserungsverfahren (bei Umstellung oder Erweiterung) § Ausgangslayout ist beliebige Basisanordnung è Durch sukzessives Vertauschen zweier Einheiten wird versucht ein günstiges Layout zu finden è Nach jeder Vertauschung wird der Zielfunktionswert ermittelt è optimal, wenn keine weitere Verbesserung möglich § Beispiel: CRAFT Input:· Gebäudegrundriss· Materialfluss zwischen zwei Einheiten (rij)· Kosten kij pro Gewichts- und Entfernungseinheit· AusgangslösungZiel: Minimierung der Transportkosten o Kombinationsverfahren: UmlaufmethodeGrundgedanke: Für jede neu anzuordnende Einheit wird zusätzlich überprüft, ob durch eine Vertauschung benachbarter Einheiten eine Verbesserung des Zielfunktionswertes realisiert werden kann Interaktive Verfahren: Gekennzeichnet durch eine Mensch-Maschine-Kommunikation à Möglichkeit des Planers den EDV-gestützten Planungsprozess zu lenken - CAD-Syteme (immer mehr auch in Layoutplanung) - Layoutplanungssystem (LAPLAS) o Optimierungsverfahren in LAPLAS: Reihenfolgebildung (Unter Beachtung von Kriterien wie z.B. Materialflussint.) für n Planungsflächen: Anordnung der Flächen -> Idealstandort bestimmen -> Realstandort möglichst nahe am Idealstandort-> Layoutvorschlag
- 03 Terminplanung Durchlaufterminierung Reduzierung durch Überlappen und Splitten Kapazitätsterminierung: Entwurf einer zeitliche Ordnung Unterteilt in Durchlaufterminierung und Kapazitätsterminierung Durchlaufterminierung: - Festsetzung der Anfangs- und Endtermine der Arbeitsgänge, Ausgangspunkt: Fertigstellungstermin - Durchlaufzeit ist die Zeitspanne, die ein Werkstück vom Eintritt in den Produktionsbereich bis zu dessen endgültiger Fertigstellung und Übergabe an den Vertriebsbereich benötigt Verminderung der Liege- und Wartezeit als Ziel, da diese bis zu 85% der Durchlaufzeit sind. è Reduzierung durch Überlappen und Splitten der Arbeitsvorgänge Überlappen: Aufeinanderfolgende Arbeitsgänge werden teilweise gleichzeitig bearbeitet -> Transportkosten steigen Splitten: Auftrag getrennt und auf unterschiedlichen Produktiveinheiten getrennt bearbeitet -> Rüstkosten steigen Kapazitätsterminierung: Festlegung von Anfangs- und Endterminen der einzelnen Vorgänge unter Berücksichtigung von kapazitätsmäßigen Restriktionen, dabei werden Kapazitätsangebot und Kapazitätsnachfrage periodenmäßig gegenüber gestellt.
- 05 Reihenfolgeplanung Zielkriterien der Reihenfolgeplanung Legt fest in welcher Reihenfolge eine gegebene Menge von Aufträgen auf den zum Einsatz gelangenden Maschinen zu bearbeiten ist. - Maschinenfolge (technologische Gegebenheiten) - Auftragsfolge (organisatorische Folge) Maschinenbelegungsplan wird durch Maschinenfolgematrix sowie Produktionszeiten festgelegt. Auftragsfolgediagramm können Wartezeiten der einzelnen Aufträge und der Fertigstellungstermin entnommen werden. Zielkriterien der Reihenfolgeplanung: - Oberstes Ziel: Minimierung der entscheidungsrelevanten Kosten (z.B. Rüstkosten, Kapitalbindungskosten, Terminabweichungskosten, Transportkosten) Problem: Zuordnung zu Opportunitätskosten à Ersatzzeitgrößen (nur dann ökonomisch richtig, wenn Kosten und Zeit in einer Beziehung stehen) - - Auftragsbezogene Zielfunktion o Minimierung der Durchlaufzeit Gleichzusetzen mit „Minimierung der Wartezeit“, da Transport-, Bearbeitungs- und Kontrollzeiten in der Regel technisch vorgegeben sind à Durchlaufzeit ist eine Funktion der Wartezeit: - Maschinenbezogene Zielfunktion o Maximierung der Kapazitätsauslastung: o Minimierung der Leerzeiten
- 06 Dilema der Ablaufplanung - Dilemma der Ablaufplanung (nach Guttenberg): Unvereinbarkeit der Ziele: o Minimierung der Durchlaufzeiten o Maximierung der Kapazitätsauslastung Wann ist das Dilemma der Ablaufplanung nicht vorhanden: 1. Ziele wiedersprechen sich nicht in jedem Fall. Den Zielen ist in unterschiedlichen Beschäftigungssituationen eine Unterschiedliche Bedeutung beizumessen 2. Das Dilemma tritt nur auf, wenn die verfolgten Ziele auseinander fallen: Minimierung mittlere Durchlaufzeit, Maximierung Kapazitätsauslastung à Dilemma Minimierung maximale Durchlaufzeit, Maximierung Kapazitätsauslastung à kein Dilemma 3. KOZ-Regel zeigt, dass maximale Auslastung und niedrige Durchlaufzeiten gleichzeitig erreichbar sind
- 07 Lösungsansätze der Reihenfolgeplanung einstufige Produktion / Flow-Shop: / mehrstufige Produktion/ Flow-Shop: Johnson, Näherungsverfahren nach Palmer, Petrow, Sokolizin einstufige Produktion/ Job-Shop: Verfahren des besten Nachfolgers, heuristische Austauschverfahren mehrstufige Produktion/ Job Shop: Prioritätsregeln (z.B. FCFS, KOZ, FT-LT, DWR)
- 08 Verfahren des besten Nachfolgers, heuristisches Austauschverfahren - Einstufige Produktion o Umrüstkosten minimieren o Verfahren des besten Nachfolgers à Ausgangslösung à Lösungsverbesserung durch heuristische Austauschverfahren Von den Umrüstkosten werden zwei Konstanten so abgezogen, dass die Umrüstkosten der Ausgangslösung gleich 0 sind. è Kostenreduzierungsmöglichkeiten bei negativen Werten è Maximale Verbesserungsmöglichkeiten, wobei möglichst wenig Modifikation der ursprünglichen Auftragsfolge durchgeführt werden soll è Erste verbesserte Reihenfolge è Gleiche Vorgehensweise à maximale Verbesserungsmöglichkeit (aber nichts ändern bei zuvor festgelegten Folgen) è Zweite verbesserte Reihenfolge è Weiter bis keine weitere Optimierung möglich
- 09 Lösungsansätze Mehrstufige Produktion (Flow Shop) o Johnson Algorithmus (exaktes Verfahren) zwei Stufen, mehrere Aufträge Ziel: Minimierung der Zykluszeit (letztbearbeiteten Auftrag so früh wie möglich fertiggestellt) Vorgehensweise: § Kleinste Bearbeitungszeit suchen · Wenn auf 1. Stufe à 1. Stelle· Wenn auf 2. Stufe à letzte Stelle § Weiter bis alle Aufträge geplant è Optimale Reihenfolge und Zykluszeit Gantt-Diagramm: · Stufe 1 muss abgeschlossen sein, bevor Stufe 2 beginnen kann · Leerzeiten markieren Bei 3 Stufen: Stufe 1+2 und 2+3 zusammenfassen è 2-stufiges Problem è Gleiche Vorgehensweise wie zuvor o Heuristische Verfahren § Erweiterung des Johnson Algorithmus Planung für mehr als 3 Produktionsstufen: m-Stufiges Problem wird in 2-Stufiges überführt, 2 Stufen werden durch die Zusammenfassung mehrerer Stufen gebildet è m-1 verschiedene Möglichkeiten è normales Vorgehen è m-1 Lösungen è das mit der geringsten Zykluszeit wählen o Näherungsverfahren Reihenfolge entspricht der Sortierung nach fallender Prioritätszahl pi pi= Σg(j) x tij Gewichtungsfaktoren g(j) - Sokolizin: Nur erstes und letztes Element werden berücksichtigt g(j)= -1, wenn j=1; 1, wenn j=m; 0 sonst - Petrow: Wenn m gerade: e=m/2, ansonsten e=(m+1)/2. g(j)= -1, wenn 1≤j≤e; 1, wenn e+1≤j≤m - Palmer: erste und letzte Stufe werden mehr gewichtet g(j)= [2j-(m+1)]/2
- 10 Lösungsansätze Mehrstufige Produktion (Job Shop) o Prioritätsregeln (wichtigste): § FCFS (First-come-first-serve) § KOZ (Kürzeste Operationszeit) § FT-LT (Schlupfzeitregel, geringste Differenz von Liefertermin und Fertigstellungstermin ) § DWR (Dynamische Wertregel, Auftrag mit höchstem Produktwert hat höchste Priorität) § Verknüpfungen: · Additiv · Multiplikativ · Alternativ (z.B. Cover-T-Regel: Verknüpfung FT-LT und KOZ)