Danksagung

Auf diesem Weg bedanken ich mich bei Prof. Dr. R. P. für die Möglichkeit dieses Thema im Rahmen der angewandten Studien ablegen zu dürfen. Gleichzeitig gilt mein Dank allen Helfern die mir durch Interviews und Diskussionen ihr fachliches Wissen mitteilten und mich großzügig mit Informationen versorgt haben. Somit haben diese Personen die praktische Relevanz dieser Arbeit sichergestellt.

Heilbronn, September 2008

Informationen

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Verweise sind in den folgenden Verzeichnissen zu finden:

 Inhaltsverzeichnis  Abbildungs- und Tabellenverzeichnis  Anhang

Verweise im Text sind zum Beispiel:

 Hinweise auf Abbildungen und Tabellen (z.B. „siehe Abbildung 7“)  Hinweise auf Anlagen (z.B. „siehe Anlage 4“)  Rückführungen von Anlagen in den Text (z.B. „Zurück zum Toyotismus“)

Inhaltsverzeichnis I

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   I

Abk  ürzungsverzeichnis  III

Abbildungs  - und Tabellenverzeichnis  IV

1  Einleitung  1

2  Problemstellung und Motivation  2

2.1  Komplexe Produktionssysteme und ihre Bedeutung  2

2.2  Entwicklung der Produktionssysteme im Automobilbau  5

2.2.1  Taylorismus.  5

2.2.2  Fordismus  6

2.2.3  Toyotismus.  7

3  Elemente eines Produktionssystems  9

3.1  Standardisierte Arbeit  9

3.2  Materialsysteme  10

3.3  Standardisierte Qualitätsprozesse  10

3.4  Total Productive Maintenance (TPM)  10

3.5  Gruppenarbeit  11

3.6  Arbeitsplatzorganisation  11

3.7  Visuelles Management  11

3.8  Kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP)  12

3.9  Umweltschutz  12

4  KAIZEN  13

4.1  Mensch im Zentrum  13

4.2  Zehn Grundregeln  15

4.3  Verschwendung vermeiden  15

5  Lean Production  16

6  Arten der Verschwendung  17

II

7  Wertstromanalyse  19

7.1  Herkunft der Methode  19

7.2  Historie von Lean-Management  19

7.3  Ziele von Lean-Management  20

7.4  Verbindung von Wertstromdesign zum Qualitätsmanagement  20

7.5  Einstieg in die Nutzung von Wertstromdesign für Produktionsbereiche  21

7.6  Wertstrom-Manager  21

7.7  Leitlinien zur Entwicklung des Soll-Zustandes  21

7.8  Wertstromdesign in administrativen Bereichen (Lean Office)  23

7.9  Nutzen des administrativen Wertstromdesigns  23

8  SMED (Single Minute Exchange of Die)  24

8.1  Umsetzung  24

8.2  SMED in vier (fünf) Schritten  25

8.3  Optimierung durch verschiedene Techniken  25

8.4  Weiterentwicklungen des SMED-Verfahrens  26

9  5S-/ 5A-Methode  27

10  Lessons Learned  30

11  Montageorganisation  31

11.1  Theoretische Grundlagen der Montageorganisation  32

11.1.1  Ausprägungen räumlicher Organisationsprinzipien  33

11.1.2  Ausprägungen zeitlicher Organisationsprinzipien  34

11.1.3  Ausprägungen technischer Organisationsprinzipien  37

11.1.4  Die Organisationsformen der Montage  38

Anlagen   40

Literaturverzeichnis   57

Abkürzungsverzeichnis III

Abkürzungsverzeichnis

AP -Arbeitsplatz

AT -Arbeitstag(e)

EF -Einzelfertigung

EPP -Einzelplatzprinzip

Fzg -Fahrzeug

GP -Gruppenprinzip

GSF -Großserienfertigung

IH -Instandhaltung

KSF -Kleinserienfertigung

KV -Kombinierter Verlauf

KVP -Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

MF -Massenfertigung

MSF -Mittelserienfertigung

OFM -Organisationsformen der Montage

oO -ohne Ortsveränderung

PS -Produktionssystem

PV -Parallelverlauf

ROP -Räumliche Organisationsprinzipien

RP -Reihenprinzip

RV -Reihenverlauf

TOP -Technische Organisationsprinzipien

TPM -Total Productive Maintenance

WP -Werkstattprinzip

ZOP - Zeitliche Organisationsprinzipien

Abbildungs  - und Tabellenverzeichnis  

Abbildungs  - und Tabellenverzeichnis  

Abbildung  1: Bestandteile komplexer Produktionssysteme  

Abbildung  2: Makrostruktur des Produktionsprozesses  

Abbildung  3: Das Toyota-Produktions-System  

Abbildung  4: Der KAIZEN-Schirm nach Kamiske/Brauer 1995  

Abbildung  5: Reklamation bei Produkten und Dienstleistungen  

Abbildung  6: Arbeitsfeld der Montageorganisation (Kennzeichnung: grau)  

Abbildung  7: Gestaltungsfelder der Organisationsformen der Montageprozesse  

Abbildung  8: Systematisierung der räumlichen Organisationsprinzipien  

Abbildung  9: Kinematisches Verhalten der Elementarfaktoren  

Abbildung  10: Zeitliche Organisationsprinzipien und ihre Ausprägungsformen  

Abbildung  11: Ausprägungsformen des technischen Organisationsprinzips  

Abbildung  12: Organisationsformen der Montage und ihr Fähigkeitsprofil  

Abbildung  13: Demonstrationsbeispiel Standardarbeitsblatt  

Abbildung  14: Demonstrationsbeispiel KANBAN-Regelkreis  

Abbildung  15: Demonstrationsbeispiel KANBAN-Karte  

Abbildung  16: Demonstrationsbeispiel POKA YOKE  

Abbildung  17: Demonstrationsbeispiel Gruppentafel  

Tabelle 1:  Bedeutung der 5S  

Tabelle 2:  Taylorismus und Toyotismus im Vergleich  

Tabelle 3:  Visualisierungswerkzeuge  

Einleitung 1

1 Einleitung

Kurze Produktlebenszyklen, globaler Wettbewerb und individuelle Kundenwünsche sind wesentliche Herausforderungen für heutige Unternehmen. Die daraus resultierende Dynamik im unternehmerischen Umfeld sollte dabei nicht als Störgröße betrachtet werden. Es ist vielmehr notwendig, Instrumente und Methoden zur Beherrschung dieser Dynamik im gesamten Unternehmen zu konzipieren und zu implementieren.

Insbesondere in produzierenden Unternehmen ist die Grundlage für die geforderte Anpassungsfähigkeit eine flexible und gleichzeitig effektive Gestaltung der Produktionssysteme. Dazu kennzeichnen Produktionssysteme den Fertigungsprozess und damit die Beziehungen zwischen Arbeitskräften, Betriebsmitteln und Werkstoffen. Ergänzend werden dazu durch komplexe Produktionssysteme ebenfalls fertigungsnahe, industrielle Dienstleistungen, wie z.B. die Instandhaltung und der innerbetriebliche Transport, charakterisiert (siehe Abbildung 1).

Die Konzeption und Implementierung eines komplexen Produktionssystems, dass die Anpassungsfähigkeit der Produktion und die Ziele der Unternehmen berücksichtigt, ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg eines Unternehmens. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Analyse von methodischen Grundlagen zur Gestaltung eines komplexen Produktionssystems.

¹ Quelle: Eigene Darstellung

Problemstellung und Motivation 2

2 Problemstellung und Motivation

Die vorliegende Arbeit soll Möglichkeiten und Probleme der Konzeption eines komplexen Produktionssystems offen legen. Dabei steht vor allem die Herangehensweise zur Erstellung des ganzheitlichen und abgestimmten Produktionssystems im Mittelpunkt. Da der Prozess der Konzeptionserstellung dabei auf die speziellen Bedürfnisse und Rahmenbedingungen der Fertigung basiert und somit ein Grundverständnis der Unternehmensstruktur und -entwicklung voraussetzt. Zunächst sollen jedoch die Zielstellung und der Anspruch der Arbeit in einen globalen Zusammenhang mit der Bedeutung und der Notwendigkeit von komplexen Produktionssystemen gebracht werden.

2.1 Komplexe Produktionssysteme und ihre Bedeutung

Produktionssysteme können als offene, dynamische, zielorientierte und soziotechnische Systeme verstanden werden ² :

 Ihre Offenheit ergibt sich aus ihrer Interaktion mit der Systemumwelt, d.h. durch die Bereitstellung der so genannten Elementarfaktoren Arbeitskräfte, Betriebsmittel und Werkstoffe und dem Ausstoß der fertigen Produkte und Dienstleistungen

 Die Dynamik ergibt sich aus dem Zusammenwirken der eingebrachten Ele-mentarfaktoren im Produktionsprozess

 Die Zielorientierung ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Art und Weise der Faktorkombination durch zielgerichtetes, menschliches Handeln (dispositiver Faktor) zu steuern

 Als soziotechnisch beschreibt man die Zusammenarbeit von Arbeitskräften und Betriebsmitteln, die als Potentialfaktoren die Kapazität für das Einwirken auf die Werkstoffe bereitstellen

Die Aufgabe von Produktionssystemen lässt sich mit der Organisation der Art und Weise des Zusammenwirkens der Elementarfaktoren, also des Throughputs im Prozess der betrieblichen Leistungserstellung, beschreiben. In Abbildung 2 wird anhand

² Quelle: [PET05]

Problemstellung und Motivation 3

der Makrostruktur des Produktionsprozesses dieser Sachverhalt nochmals veranschaulicht.

Produktionssysteme lassen sich nach räumlichen, zeitlichen und technischen Organisationsprinzipien charakterisieren ⁴ :  räumlich: Wie erfolgt die Anordnung der Arbeitsplätze?  zeitlich: Wie erfolgt die Bewegung der Elementarfaktoren im Produktionsprozess (keine Bewegung, einzeln, losweise)?  technisch: Welchen Grad der Automatisierung besitzt die Fertigung? Man beschreibt Produktionssysteme deswegen auch als Systeme des Fertigungshauptprozesses.

Komplexe Produktionssysteme erweitern den Begriff des Produktionssystems um fertigungsnahe, industrielle Dienstleistungen. Diese Art von Dienstleistungen ist dadurch gekennzeichnet, dass sie unterstützend für die Realisierung des Fertigungshauptprozesses im eigenen Unternehmen eingesetzt werden.

Dabei werden vier grundlegende Subsysteme industrieller Dienstleistungen identifiziert:

³ Quelle: Eigene Darstellung

⁴ Nach [PET05]

Problemstellung und Motivation 4

1. Materialflusssystem

Materialflusssysteme kennzeichnen die Art und Weise des Transports, der Handhabung und der Lagerung der Werkstoffe, sowie die Versorgung der Fertigung mit Medien, wie Strom, Gas und Wärme. 2. Qualitätssicherungssysteme

Qualitätssicherungssysteme regeln die Planung, Erfassung und Auswertung der Prüfung von Werkstoffen und Fertigerzeugnissen auf erwünschte und unerwünschte Eigenschaften. 3. Instandhaltungssysteme

Instandhaltungssysteme definieren Art, Umfang und Häufigkeit von Inspektions-, Wartungs- und Instandsetzungsmaßnahmen an Betriebsmitteln. 4. Informationsflusssysteme

Informationsflusssysteme beschreiben die Art und Weise der Erfassung, der Weiterleitung und der Verarbeitung sämtlicher Informationen im Prozess der betrieblichen Leistungserstellung.

Die Ausgestaltung dieser Subsysteme fertigungsnaher, industrieller Dienstleistungen ist stark von der Ausprägung der Produktionsorganisation abhängig und somit nicht als autark zu betrachten. Erst durch das Zusammenwirken und die Abstimmung dieser Subsysteme auf die räumlichen, zeitlichen und technischen Organisationsprinzipien der Arbeitsplätze lässt sich ein sinnvolles Produktionssystem gestalten, dass in der Lage ist, die Ziele des Unternehmens zu verwirklichen. Die Gestaltung eines effizienten, komplexen Produktionssystems ist somit die Grundvoraussetzung für den nachhaltigen Unternehmenserfolg in Industriebetrieben.

Problemstellung und Motivation 5

2.2 Entwicklung der Produktionssysteme im Automobilbau

Die Automobilindustrie ist nicht nur das Rückgrat der meisten Volkswirtschaften, sondern auch der Motor für Innovationen im Bereich der Produktionsorganisation. ⁵ So lassen sich in den letzten 100 Jahren zumindest drei wesentliche Phasen von Produktionsweisen unterscheiden, die ihren Ursprung im Automobilbau haben und die Art und Weise änderten wie branchenübergreifend Produkte gefertigt wurden.

2.2.1 Taylorismus

Der 1856 in den USA geborene Frederique Taylor entwickelte am Ende des 19. Jahrhunderts erstmals umfassende Maßnahmen, um die Produktion rationell gestalten zu können.

Der Taylorismus wird auch als Scientific Management (dt. wissenschaftliche Betriebsführung oder w. Geschäftsführung) bezeichnet. Taylor glaubte daran, Management, Arbeit und Unternehmen mit einer rein wissenschaftlichen Herangehensweise (Scientific Management) optimieren zu können, damit soziale Probleme lösen und „Wohlstand für Alle“ erreichen zu können. Bestimmend für seine Produktionsorganisation war die Trennung zwischen Hand- und Kopfarbeit. Durch wissenschaftliche Experimente sollten optimale Verfahren und Arbeitsweisen durch Ingenieure entwikkelt werden, die das Zusammenspiel von Arbeitskräften, Betriebsmitteln und Werkstoffen bis ins Detail regelten. Das Ergebnis war ein einfacher und wiederkehrender Arbeitsablauf, der ohne geistige Mitarbeit der Arbeitskraft durchführbar war. Durch diese Standardisierung der Fertigung erschlossen sich große Rationalisierungspotentiale, die durch die Arbeit der Fachkräfte vorangetrieben wurden. ⁶ Die Arbeitskraft selbst verrichtete stets gleiche und monotone Aufgaben und war nach Ansicht Taylors mit der Motivation durch monetäre Belohnung zufrieden zu stellen.

⁵ Nach [OEL00]

⁶ Vgl. [KIE99]

Problemstellung und Motivation 6

Der Taylorismus lässt sich in vier Grundprinzipien aufteilen ⁷ :

1. Die Planung und Kontrolle der Produktion sowie die Ausführung sollen getrennt werden (Trennung von Hand- und Kopfarbeit). Die physische, mechanische Durchführung der Produktion wird von am Lohn interessierten Arbeitern vollzogen, die Analyse und Planung des Arbeitsprozesses wird durch Spezialisten im Management auf wissenschaftlichen Grundlagen basierend vollzogen.

2. Arbeit sollte auf präzisen Anleitungen basieren, die das Management vorgibt. Diesem Prinzip liegt die Annahme zu Grunde, dass es einen besten Weg gibt, eine Arbeit zu bewältigen (one-best-way-Prinzip).

3. Das zweite Prinzip kann nur durch eine hohe Arbeitsteilung realisiert werden, denn nur sehr kleine Arbeitsvorgänge können im Detail präzise vorgeschrieben oder überhaupt vom Management analysiert werden. Darüber hinaus versagt ab einer gewissen Komplexität der Arbeit das one-best-way-Prinzip, da es dann mehrere ähnlich gute Wege zur Bewältigung der Arbeit geben kann. 4. Geld wird als Motivationsfaktor eingesetzt, d.h. die Bezahlung wird von der erbrachten Leistung abhängig gemacht. Dies führte etwa zu Akkordarbeit, Prämienlöhnen (die in ihrer Höhe nicht die volle Produktivitätssteigerung widerspiegelten), genereller „Verdichtung“ und besserer „Vernutzung“ der Arbeit bzw. der Arbeiter.

2.2.2 Fordismus

Am Anfang des 20. Jahrhunderts wurde Taylors Idee von Henry Ford weiterentwikkelt. Der hohe Grad an Arbeitsteilung wurde von Ford mit dem Prinzip des Fließ-bands kombiniert. So erfolgte der Materialfluss der Automobile entlang der stationären Arbeitskräfte in natürlicher Reihenfolge ihrer Verrichtung. ⁸ Die Standardisierung der Arbeitsgänge wurde so unter der Anforderung der bestmöglichen Auslastung der Arbeitskräfte mit einer festen Taktzeit belegt. Das Ergebnis war die Ermöglichung der Massenfertigung von Automobilen und damit die Grundlage für die effiziente und kostengünstige Fertigung von standardisierten Produkten. Weitere Effekte waren die Zunahme der Monotonie und Belastung bei den Arbeitskräften sowie die Zunahme der Bedeutung des indirekten Bereichs, das heißt der produktions- ⁷ Vgl.[MIK94]

⁸ Vgl. [KIE99]

Problemstellung und Motivation 7

nahen, industriellen Dienstleistungen, in der Fertigung. Durch die Kopplung aller Arbeitsplätze und die hohe Auslastung der gering qualifizierten Arbeitskräfte mussten organisatorische Maßnahmen ergriffen werden, um beispielsweise auf Prozessstörungen mit einer Instandhaltungsabteilung schnell und effektiv reagieren zu können. Damit wuchsen in vielen Betrieben die Organisationsstrukturen und die Bürokratie. 9

2.2.3 Toyotismus

Das Produktionssystem Fords wurde aufgrund des großen wirtschaftlichen Erfolgs von vielen Unternehmen übernommen und angepasst. Die speziellen Umstände in Japan waren dafür verantwortlich, dass eine Kopie der Produktionsweise für den Automobilhersteller Toyota in den 50er Jahren nicht möglich war ¹⁰ : (Toyota) (Ford)

 Geringe Nachfrage an Automobilen vs. Massenproduktion  Hohe Variantenvielfalt der Automobile vs. Einheitsprodukte  Arbeitsplatzgarantien für Arbeitskräfte vs. HIRE & FIRE-Politik

Aufgrund dieser Problemstellungen entwickelte Toyota in den 70er Jahren unter der maßgeblichen Beteiligung von Taiichi Ohno ein eigenes Produktionssystem zur variantenreichen, verschwendungsarmen Fertigung: Das Toyota Produktions System (TPS), auch bekannt als „Lean Production“ oder „Schlanke Fertigung“. Dieses aus der Notwendigkeit heraus erhobene Produktionssystem zeichnet sich durch kurze Durchlaufzeiten, eine hohe Produktqualität und die umfangreiche Einbindung der Mitarbeiter in die Prozessgestaltung aus. Durch den ganzheitlichen Einsatz eines umfangreichen Instrumentariums zur Organisation des Produktionsprozesses gelang es Toyota so die produktivsten Fertigungsstätten der Welt aufzubauen und bis heute zu halten ¹¹ . In Anlage 1 werden wesentliche Neuerungen des Systems gegenüber dem Taylorismus dargestellt.

⁹ Vgl. [OEL00]

¹⁰ Vgl. [OEL00]

¹¹ Vgl. [WIN02]