Konventionelle zeitwirtschaftliche Methoden und sensorgestützte menschliche Aktivitätserkennung im Vergleich

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Theoretische Grundlagen
2.1 Intralogistik
2.1.1 Einordnung der Intralogistik in die Logistik und definitorische Eingrenzung der Intralogistik
2.1.2 Definition und Prozessdarstellung der Intralogistik
2.2 Zeitdaten im innerbetrieblichen Kontext
2.2.1 Definition von Zeitdaten
2.2.2 Betriebliche Verwendung von Zeitdaten

3 Zeitwirtschaftliche Methoden
3.1 Aufgaben und Definition der Zeitwirtschaft
3.2 Zeitwirtschaftliche Methoden im Überblick
3.3 Methoden der Ist-Zeitdatenermittlung
3.3.1 Selbstaufschreibung
3.3.2 Fremdaufschreibung
3.3.3 Multimomentverfahren
3.3.4 Befragung
3.4 Methodiken der Soll-Zeitendatenermittlung
3.4.1 Work-Factor (WF)
3.4.2 Methods-Time Measurement (MTM)
3.4.3 Maynard Operations Sequence Technique (MOST)
3.4.4 Planzeiten
3.4.5 Vergleichen und Schätzen

4 Sensorgestützte menschliche Aktivitätserkennung
4.1 Definition und Aufbau des HAR-Verfahrens
4.2 Definition der Terminologie menschliche Aktivität
4.3 Motion Capturing Verfahren
4.3.1 Gliederung der Motion Capturing-Verfahren nach der Anbringung der Sensoren
4.3.2 Akustische Verfahren
4.3.3 Elektromagnetische Verfahren
4.3.4 Elektromechanische Verfahren
4.3.5 Optische Verfahren
4.4 Inertial Measurement Unit (IMU)
4.4.1 Beschleunigungssensor (Accelerometer)
4.4.2 Drehratensensor (Gyroskop)
4.4.3 Magnetfeldsensor (Magnetometern)
4.5 Anwendungsfelder von technischen Lösungen der Human Activity Recognition
4.5.1 Gesundheitsvorsorge
4.5.2 Sport
4.5.3 Industrie
4.5.4 Unterhaltungsbranche

5 Analyse von Potenzialen der Human Activity Recognition im Vergleich zu den zeitwirtschaftlichen Methoden
5.1 Definition von Kriterien zur Ermittlung von Zeitdaten
5.1.1 Statistische Genauigkeit
5.1.2 Wirtschaftlichkeit
5.1.3 Objektivität
5.1.4 Personalqualifikation
5.1.5 Prospektiver Einsatz
5.1.6 Reproduzierbarkeit
5.2 Auswertung der Potenziale zeitwirtschaftlicher Methoden
5.2.1 Selbstaufschreibung
5.2.2 Fremdaufschreibung
5.2.3 Multimomentverfahren
5.2.4 Befragung
5.2.5 Systeme vorbestimmter Zeiten
5.2.6 Planzeiten
5.2.7 Vergleichen und Schätzen
5.3 Aufbau und Ausführung des empirischen Vergleichs
5.3.1 Darstellung und Definition der intralogistischen Prozesse
5.3.2 Vorstellung des Versuchsablaufs
5.3.3 Ausführung der Analyse
5.4 Auswertung der Ergebnisse sowie Erkenntnisse aus dem empirischen Vergleich
5.4.1 Erkenntnisse und Ergebnisse zu MTM
5.4.2 Erkenntnisse und Ergebnisse zu HAR

6 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

AbbildungsverzeichnisI

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

FormelverzeichnisI

Anhang

Gender Erklärung

Aus Gründen der leichteren Lesbarkeit wird in der vorliegenden Masterarbeit die gewohnte männliche Sprachform bei personenbezogenen Substantiven und Pronomen verwendet. Dies impliziert jedoch keine Benachteiligung des weiblichen Geschlechts, sondern soll im Sinne der sprachlichen Vereinfachung als geschlechtsneutral zu verstehen sein.

Kurzfassung

Die zunehmende Digitalisierung des Alltags macht sich auch in den Unternehmen immer mehr bemerkbar. Ubiquitäres Computing ermöglicht es dem Endverbraucher, jederzeit von überall auf der ganzen Welt seinen Konsumwünschen nachkommen zu können. Das bedingt steigende Transportaufkommen von Gütern, die sich zur gleichen Zeit partikularisiert haben. Solche Faktoren stellen die Unternehmen vor neue Tatsachen. Dieser Umstand verschärft sich angesichts der Forderungen der Kunden hinsichtlich einer weiterhin hohen Lieferfähigkeit und kurzen Lieferzeiten. Diese wachsenden globalen Herausforderungen zwingen die Unternehmen zum Handeln.

Die Logistik bzw. insbesondere der innerbetriebliche Materialfluss bieten einen Ansatz, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Zugleich steht dieser selbst vor Rationalisierungsmaßen, vorwiegend sind die sehr kostspieligen manuellen Arbeitsprozesse zu benennen. Zur Realisierung dieser Maßnahmen bedingt es der Kenntnis von Zeitdaten, die einen unmittelbaren Einfluss auf die Kosten und die Qualität im Unternehmen besitzen. Vor diesem Hintergrund werden Methoden vorgestellt, die zur Erfassung von Zeitdaten dienen. In erster Linie sind an dieser Stelle die konventionellen Methoden der Zeitwirtschaft zu nennen. Jedoch eignen sich die zeitwirtschaftlichen Methoden anlässlich vorhandener Schwachstellen nur bedingt für die Aufnahme der Zeitdaten. Einen weitaus neueren Ansatz der Zeitdatenerfassung bietet die sensorgestützte menschliche Aktivitätserkennung an, die dem Zeitgeist der Digitalisierung eher entspricht.

Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Ausarbeitung wird eine Potenzialanalyse durchgeführt, die die konventionellen zeitwirtschaftlichen Methoden mit dem Verfahren der sensorgestützten menschlichen Aktivitätserkennung vergleicht. Zu diesem Zweck werden sämtliche zeitwirtschaftliche Methoden, die weiterhin einen praktischen Nutzen haben, vorgestellt und anhand von definierten Kriterien zur Leistungsfähigkeit der Zeitdatenerfassungsmethoden miteinander verglichen und bewertet. Die Ausführung und Analyse der Methoden sowie die Definition der Kriterien erfolgt vorwiegend auf Basis einer umfangreichen Fachliteraturrecherche. Anschließend wird die sensorgestützte menschliche Aktivitätserkennung zu dem Vergleich herangezogen und ebenfalls anhand der definierten Kriterien der zeitwirtschaftlichen Methoden bewertet. Die ausschlaggebende Analyse erfolgt anhand eines empirischen Vergleichs zwischen Methods-Time Measurement und dem Verfahren der sensorgestützten menschlichen Aktivitätserkennung.

Anhand des empirischen Vergleichs konnten zwei der sechs Kriterien zur Leistungsfähigkeit der Zeitdatenerfassungsmethoden beantwortet werden. Die weiteren Kriterien konnten im Hinblick auf den Entwicklungsstatus der sensorgestützten menschlichen Aktivitätsserkennung und folglich dem Aufwand, der für die Beantwortung der Kriterien hätten erbracht werden müssen, nicht im Rahmen dieser Ausarbeitung ausgeführt werden.

1 Einleitung

„Measure of work brings knowledge. Through this knowledge, factual decisions and improvements can be made and control exercised.“ [1]

Die Globalisierung, die weltweit vernetzten Produktionsstätten, die steigende Digitalisierung sowie der wachsende Onlinehandel stellen die Logistikbranche vor neue Herausforderungen [2]. Herausforderungen, die vor allem zunehmend vom Endverbraucher herbeigeführt werden. Ubiquitäres Computing ermöglicht es dem Endverbraucher, jederzeit von überall auf der ganzen Welt seinen Konsumwünschen nachkommen zu können [3], [4]. Dies macht sich besonders an dem steigenden Transportaufkommen von Gütern bemerkbar, die sich zur gleichen Zeit partikularisiert haben [5]. Trotz der gestiegenen Anforderungen insistieren die Kunden weiterhin auf eine hohe Lieferfähigkeit und kurze Lieferzeiten. Somit verlangt der Wettbewerb zugunsten der Kunden von den Unternehmen eine steigende Anpassungsfähigkeit, eine höhere Effizienz und eine größere Flexibilität.

Einen Ansatz, um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietet die Intralogistik [6]. Sie besitzt einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Wertschöpfungskette. Zudem verkörpert sie infolgedessen die Schlüsselkomponente für die Reaktionsfähigkeit und damit einhergehend für die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen [7], [8]. Obwohl die Intralogistik eine Chance offeriert, den Erfolg der Unternehmen nachhaltig zu beeinflussen, steht dieser unter einem hohen Kostendruck, weswegen Rationalisierungsmaßnahmen diskutiert werden. Insbesondere in den Bereichen der Intralogistik, wie die der Kommissionierung, die einen hohen Personalanteil aufweist, sind hohe Kosten zu verbuchen [9, S. 34], [10, S. 432 f.].

Einen Ansatz zur Optimierung und Neugestaltung der Intralogistik bietet die Kenntnis von Zeitdaten. Folglich sind Zeitdaten, die für die Arbeitsausführung benötigt werden, aufzunehmen. Diese Bearbeitungszeiten sind von großer Tragweite für die Dimensionierung des Personalbedarfs sowie für den Einsatz der technischen Ressourcen in der Intralogistik, die z. B. eine anschließende Leistungsbestimmung der Kommissioniersysteme erlauben [11]. Demgegenüber sorgt der hohe Personalanteil auch für eine gewisse Flexibilität sowie Anpassungsfähigkeit, die für die Unternehmen nicht zu unterschätzen sind [12], [13]. Gemäß dem Zitat von Zandin [1] gestattet dieses Wissen, Schwachstellen zu erkennen und Optimierungspotenziale aufzudecken [14]. Eine ganzheitliche Bewertung der Kommissionierleistung ist zur Erkennung von Optimierungspotenzialen nicht zielführend. Angesichts dessen bieten zeitwirtschaftliche Methoden wie REFA oder Methods-Time Measurement (MTM) Werkzeuge an, um Zeitdaten aufzunehmen, die eine Betrachtung der Einflussgrößen möglich machen [15].

Zur Quantifizierung der Kommissionierzeiten eignen sich diese Methoden allerdings nur bedingt. Zeitwirtschaftliche Methoden geben Näherungswerte wie die durchschnittliche Kommissionierzeit an [16]. Weitere Einflussfaktoren wie das Gewicht des Artikels oder ergonomische Aspekte werden ansonsten ebenfalls unzureichend betrachtet [17], [18]. Hinzu kommt, dass der Aufwand zur Ermittlung der Bearbeitungszeiten mithilfe von MTM oder REFA sehr hoch ist. Zur

1 Einleitung 2

richtigen Anwendung von zeitwirtschaftlichen Methoden bedarf es einer intensiven und kostspieligen Ausbildung [19]. Wegen der vorhandenen Schwachstellen der zeitwirtschaftlichen Methoden und der immer stärker werdenden Digitalisierung des Alltags, braucht es neuere Methoden, wie derjenigen der sensorgestützten menschlichen Aktivitätserkennung, zur Ermittlung konkreterer Bearbeitungszeiten, die bei der Leistungsermittlung von Intralogistikprozessen zur Anwendung gelangen [20].

Zielsetzung und Vorgehensweise

Das Ziel der Masterarbeit ist, angesichts der vorgestellten Problematik und entsprechend dem Zeitgeist der Digitalisierung, eine Potenzialanalyse der sensorgestützten menschlichen Aktivitätsserkennung im Vergleich zu konventionellen zeitwirtschaftlichen Methoden durchzuführen. Die sensorgestützte menschliche Aktivitätserkennung, auch bekannt unter der Bezeichnung Human Activity Recognition (Abk. HAR), ist ein Verfahren, bei dem die menschliche Aktivität und somit die Bearbeitungszeiten für die Arbeitsausführung automatisch aufgenommen werden können. Zur Erfüllung der Aufgabenstellung wird eine entsprechende Vorgehensweise ausgearbeitet, die der Forschungsthematik zweckdienlich ist und die in der Abb. 1.1 strukturiert wiedergegeben wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.1: Aufbau und Vorgehensweise der folgenden Masterarbeit [eigene Darstellung]

Nach der vorliegenden Einführung in die Thematik werden in Kapitel 2 die theoretischen Grundlagen des Betrachtungsraums der Intralogistik sowie die Thematik der Zeitdaten, denen diese Arbeit unterliegt, vorgestellt. Dies soll zum einen dabei helfen, das Forschungsthema räumlich sowie thematisch einzugrenzen, und zum anderen dazu beitragen, die Notwendigkeit der weiteren Ausführungen der Arbeit, wie sie in Kapitel 3 und 4 zu finden sind, zu erklären.

In Kapitel 3 werden die zeitwirtschaftlichen Methoden vorgestellt. Zu Beginn erfolgt eine Begriffsdefinition der Zeitwirtschaft. Anschließend werden die Methoden, die der Zeitwirtschaft zugewiesen sind, in einer strukturierten Übersicht wiedergegeben. In den letzten Jahrzehnten folgte eine Vielzahl an unterschiedliche zeitwirtschaftliche Methoden. Angesichts der Intention der Arbeit, die Methoden anzuführen, die weiterhin eine praktische Bedeutung haben und ebenso die Vielfältigkeit der Methoden beispielhaft aufgreifen, wurden die Methoden gewählt, die im Kapitel 3.2 ausgeführt werden. Aufbauend auf der Übersicht werden die einzelnen Methoden vorgestellt. Hierfür werden diese einzeln präsentiert und der Aufbau sowie die Anwendung werden erklärt, dies schließt die unterschiedlichen Ausprägungen innerhalb einer einzelnen Methode mit ein.

In Kapitel 4 erfolgen Ausführungen zum HAR-Verfahren, für das die Potenzialanalyse durchgeführt wird. Die HAR bietet neue Möglichkeiten der Zeitdatenerfassung. In diesem Kapitel werden das Verfahren selbst sowie darauf aufbauend die technische Umsetzung erläutert. Für das HAR-Verfahren sind unterschiedliche technische Lösungen zu realisieren. Sie werden eingehend im Hinblick auf ihren Aufbau und ihre Anwendung geschildert. Die Ausarbeitung der Kapitel 2 bis 4 erfolgt auf der Basis einer umfangreichen Fachliteraturrecherche.

Im letzten Kapitel (Kapitel 5) vollzieht sich die eigentliche empirische Analyse der Masterarbeit. Zur Potenzialanalyse sind Kriterien zu definieren mit deren Hilfe die Analyse auszuwerten ist. Diese Kriterien sind aus vorhandenen Analysen Dissertationen sowie wissenschaftlichen Publikationen abzuleiten und zu erläutern. Mithilfe der Kriterien erfolgt erstmals eine ausschließliche Gegenüberstellung der zeitwirtschaftlichen Methoden. Anschließend werden in einem Versuchsaufbau Zeitdaten für hauptsächlich manuelle Arbeiten in einer beispielhaften intralogistischen Ausführung, wie sie in der Kommissionierung und Verpackung zu finden sind, aufgenommen. Die Erfassung der Zeitdaten geschieht einerseits mit der MTM-Methode sowie andererseits mit dem HAR-Verfahren. Hierfür durchläuft ein Proband die Kommissionierund Verpackungsprozesse, die teilweise aus der Industrie und teilweise aus eigenen Überlegungen stammen. Im Anschluss erfolgt die Analyse der beiden Verfahren mit den vorher definierten Kriterien. Hieraus lassen sich gegebenenfalls Potenziale des HAR-Verfahrens ableiten, die im Gesamtkontext zu den weiteren zeitwirtschaftlichen Methoden stehen. Abschließend werden in Kapitel 6 eine Schlussbetrachtung sowie ein Ausblick präsentiert, der über die vorliegende Arbeit hinausgehende Aspekte aufgreift.

2 Theoretische Grundlagen

Um die Potenziale sensorgestützter Erkennung menschlicher Aktivitäten im Vergleich zu zeitwirtschaftlichen Methoden im innerbetrieblichen Materialfluss zu analysieren, bedarf es zuvorderst einer klaren Eingrenzung sowie Definition des Untersuchungsraums, in dem die Analyse stattfindet, und des zu untersuchenden Gegenstands, der einen unmittelbaren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Untersuchungsraums vorweist.

2.1 Intralogistik

Im folgenden Kapitel wird die Intralogistik näher beleuchtet. Für den Aufbau eines Grundverständnisses der Intralogistik ist es von Vorteil, diesen Terminus zunächst in den Gesamtkontext der Logistik einzuordnen. Hierfür wird die Logistik definiert und auf ihre unterschiedlichen Systeme heruntergebrochen. Anschließend erfolgt die Einordnung der Intralogistik sowie eine Definition ebendieser einschließlich einer Prozessdarstellung.

2.1.1 Einordnung der Intralogistik in die Logistik und definitorische Eingrenzung der Intralogistik

Es existiert eine Vielzahl an Definitionen für die Logistik, welche sich nach Pfohl [21] in drei Ansätze, die flussorientierte, die lebenszyklusorientiere und die dienstleistungsorientierte Definition der Logistik, segmentieren lassen. Der flussorientierte Definitionsansatz ordnet der Logistik diejenigen Tätigkeiten zu, durch die eine raumzeitliche Gütertransformation stattfindet. Im Zusammenspiel dieser Tätigkeiten wird ein Güterfluss ausgelöst, der den Transport eines Gutes bewerkstelligt [21, S. 12]. Eine Definition, die diesem Ansatz am nächsten kommt und diesen beispielhaft wiedergibt, ist die Definition der amerikanischen Gesellschaft für Logistik, dem Council of Supply Chain Management Professionals (CSCMP). Dieser definiert die Logistik wie folgt: ÄThe process of planning, implementing, and controlling procedures for the efficient and effective transportation and storage of goods including services, and related information from the point of origin to the point of consumption for the purpose of conforming to customer requirements. This definition includes inbound, outbound, internal, and external movements“ [22, S. 117].

Die lebenszyklusorientierte Auffassung der Logistik definiert sich durch die Tätigkeiten, die im Verlauf des Transformationsprozesses eines Produktes in seinem Lebenszyklus logistisch unterstützend aktiv sind. Unter einem Lebenszyklus wird die Lebensdauer eines Produktes verstanden, das die Phasen der Initiierung bis Stilllegung durchlebt [21, S. 13].

Der dritte Ansatz, der dienstleistungsorientierter Natur ist, definiert die Logistik als unmittelbaren Erfolgsfaktor zum Gelingen einer Dienstleistung, der sich vor allem in der Minimierung der Wartezeiten niederschlägt. Die Logistik ist für den reibungslosen Ablauf sowie die Koordination derjenigen Aktivitäten zuständig, die für das Bereitstellen der Dienstleistung entscheidend sind [21, S. 13].

Gemäß den in der Logistik getätigten Ausführungen ist der Ansatz zur flussorientierten Definition der am stärksten verbreitete [23, S. 330]. Obwohl die beiden anderen Ansätze die dienstleistungsorientierte sowie die lebenszyklusorientierte Auffassung teilweise ihre Berechtigung besitzen, entspricht der flussorientierte Ansatz einer Vielzahl an Definitionen [21, S. 14].

Über die Definitionsansätze der Logistik hinaus ist eine weitere Differenzierung der Logistik über institutionelle sowie funktionelle Logistiksysteme gegeben. Diese Abgrenzung resultiert aus der Notwendigkeit, dass in der Gestaltung der Logistiksysteme entsprechend ihrer Größe und Betrachtungsebene unterschiedliche Probleme zu berücksichtigen sind [21, S. 14].

Die institutionelle Abgrenzung der Logistik erfolgt über Aggregationsebenen, die der volkswirtschaftlichen Sichtweise nachempfunden sind und sich wie folgt definieren: Makro-, Mikround Metalogistik. Ein besseres Verständnis über die institutionelle Abgrenzung kann durch die Visualisierung der Aggregationsebenen über die nachfolgende Abb. 2.1 erreicht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.1: Institutionelle Abgrenzung von Logistiksystemen [21, S. 15], [24, S. 17 f.]

Makrologistik

Die Makrologistik betrachtet die Logistik aus einer gesamtwirtschaftlichen Perspektive. Diese betrifft vor allem Märkte, regionale Cluster sowie nationale und internationale Wirtschaftssysteme [25, S. 34]. Der makrologistische Interessenschwerpunkt liegt auf der Luftfahrt, der Binnenschifffahrt und dem Schienenverkehr, welche die nationalen sowie internationalen Wirtschaftssysteme logistisch unmittelbar wirtschaftlich beeinflussen [26, S. 82 ff.].

Metalogistik

Die Metalogistik definiert sich über Unternehmenskooperationen, sie legt den Schwerpunkt entsprechend auf logistische Projekte. Pfohl führt an dieser Stelle die verladende Wirtschaft sowie reine Logistikunternehmen ins Feld, über die eine Erklärung der Metalogistik erfolgt. Unter einer Kooperation der verladenden Wirtschaft werden Unternehmen aus ggf. unterschiedlichsten Branchen verstanden, die ein gemeinsames Warenverteilsystem nutzen. Eine Kooperation zwischen

Logistikunternehmen äußert sich über eine Zusammenarbeit privater sowie öffentlicher Logistikdienstleister. Gemäß der vorangegangenen Abbildung und der Definition ist auch eine Kooperation zwischen den Logistikunternehmen sowie der verladenden Wirtschaft gegeben [21, S. 16]. Einer ähnlichen Ausführung bedient sich auch Zsifkovits, der diese Kooperationen jedoch unter einer anderen Begrifflichkeit, der Mesologistik, führt [25, S. 41].

Mikrologistik

Die mikrologistischen Systeme sind als Subsysteme in die Makrologistik einzuordnen. Diese konzentrieren sich auf einzelwirtschaftliche Objekte wie private sowie öffentliche Einrichtungen, die entweder reine Logistikunternehmen sind oder selbst logistische Tätigkeiten in ihrem Unternehmen steuern [26, S. 85 ff.]. Beispielhaft sind, wie der Abb. 2.1 zu entnehmen ist, die Industrie-, die Handelsund die Dienstleistungslogistik einschließlich der innersowie der zwischenbetrieblichen Logistik zu nennen. Gemäß der folgenden Definition der Intralogistik nach Klaus und Krieger [23] sind diese in das Logistiksystem der Mikrologistik einzuordnen [23, S. 250 f.].

Die funktionelle Abgrenzung der Logistiksysteme betrachtet die logistischen Teilsysteme, die der Güterfluss im klassischen Produktionsprozess durchläuft. Somit werden Teilsysteme wie die Beschaffungslogistik, die Produktionslogistik und die Distributionslogistik, in dieser Reihenfolge, aufgeführt. Angesichts dessen wird auch von phasenspezifischen Subsystemen gesprochen, das eine vorteilhaftere Assoziation mit der Definition hervorruft [21, S. 16].

2.1.2 Definition und Prozessdarstellung der Intralogistik

Die Geburtsstunde der Intralogistik wird auf das Jahr 2003 datiert [27, S. 1]. Seit diesem Jahr hat sich dieser Terminus zunehmend gegenüber der traditionellen Bezeichnung der Materialflussund Fördertechnik durchgesetzt [21, S. 130], [23, S. 250 f.]. Obwohl der Begriff der Intralogistik zu diesem Zeitpunkt in seiner Geburtsstätte Hannover eindeutig definiert wurde: ÄDie Intralogistik umfasst die Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung des innerbetrieblichen Materialflusses, der Informationsströme sowie des Warenumschlags in Industrie, Handel und öffentlichen Einrichtungen“ [27, S. 1]. So gab es Ergänzungen zur ursprünglichen Definition wie die Ausführungen von Klaus und Krieger [23] zeigen. Die Intralogistik ist die ÄPlanung, Durchführung und Kontrolle innerbetrieblicher Materialflüsse in Fertigungsunternehmen, im Handel und in öffentlichen Einrichtungen mittels technischer Systeme, Informationssystemen und Dienstleistungen“ [23, S. 250 f.]. Es ist ersichtlich, dass die Äneuwertigere“ Ausführung der Intralogistik einen technisch-bezogenen Schwerpunkt setzt.

Angesichts der Aufgabenstellung der Masterarbeit empfiehlt sich die Vermittlung eines Grundverständnisses für den Prozessablauf innerhalb der Intralogistik. Für diesen Zweck ist die Definition der innerbetrieblichen Logistikprozesse, wie sie nach VDI 4490 gesehen werden, heranzuziehen. Gemäß der VDI 4490 definiert sich der innerbetriebliche Logistikprozess über folgende Hauptprozesse: Wareneingang, Einlagerung, Lagerung/Nachschub, Kommissionierung/Auslagerung und Versand [28]. Jedem dieser Hauptprozesse sind Teilprozesse zuzuteilen, denen wiederum operative Grundfunktionen zuzuordnen sind. In Anlehnung an die Arbeit von Günther und Schneider ist das Prozessebenenmodell nach Wölfle zur Visualisierung der Verhältnisse heranzuziehen (siehe Abb. 2.2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.2: Hierarchisches Prozessebenenmodell [29, S. 96], [30, S. 30] teilweise modifiziert

Die Abbildung veranschaulicht exemplarisch die Vielzahl an Prozessen und logistischen bzw. operativen Grundfunktionalitäten, welche die Intralogistik innehat. Vor allem die operativen Grundfunktionalitäten, die zum größten Teil manueller Natur sind [30, S. 29 f.], sind angesichts der Zielsetzung der Masterarbeit von Interesse.

Wie bereits aufgeführt, sind manuelle Prozesse nicht ohne Weiteres wegzurationalisieren. Obwohl die Prozesse zunehmend automatisiert werden [31], spielt der Mensch insbesondere bei der Planung von Kommissioniersystemen weiterhin eine zentrale Rolle [32]. Diesen Umstand begründen Arnold et al. anhand Ävier Merkmale, in denen sich die Mitarbeiter von den technologischen Einrichtungen unterscheiden“ [33, S. 344]. Diese vier Merkmale lauten: Flexibilität, Kreativität, spezifisches Wissen und Motivation. Gleichwohl die Flexibilität von den vier Merkmalen diejenige ist, die in einzelnen Teilen durch technische Maßnahmen begünstigt werden kann, sind die anderen drei Kriterien schwieriger abzubilden. An vorderster Stelle ist die menschliche Kreativität aufzuzählen, die in ihrer Lösungsfindung einzigartig ist. Der Mensch ist imstande, von seinen Äprogrammierten Handlungsroutinen abzuweichen“ [33, S. 344], und den Umständen entsprechend Lösungen für das Problem zu finden. Obwohl die Rechner ihrer Leistung entsprechend eine Menge Informationen speichern können, sind Menschen in der Lage, diese Informationen gezielter für neuere Situationen, in denen sie sich befinden, einzusetzen. Zuletzt ist die Motivation zu nennen, die einen wesentlichen Input und somit einen Kernvorteil in der Leistungssteigerung bietet [33, S. 344]. Vor allem führen Arnold et al. diese Merkmale unter dem Aspekt ein, Ädass die menschliche Arbeit […] nicht lückenlos in Algorithmen ab[ge]bildet“ werden kann [33, S. 344].

2.2 Zeitdaten im innerbetrieblichen Kontext

Das folgende Kapitel soll dazu beitragen, ein Grundverständnis aufzubauen, das die Analyse der Arbeit rechtfertigt und die Relevanz der nachfolgenden Kapitel über zeitwirtschaftliche Methoden und die HAR begründet. Bereits Anfang der 1990er-Jahre hat die Unternehmensgröße ÄZeit“ ihre Renaissance als entscheidende Schlüsselfunktion in der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen erfahren. Als bedeutsamste Informationsquelle dient sie in den Unternehmen der Planung sowie der Kontrolle ihrer Prozesse [34, S. 19 f.]. Globale Trends wie der Onlinehandel oder Justin-Time-Lieferungen tragen entscheidend dazu bei, dass der Zeitfaktor aufgrund der zunehmenden Knappheit wieder in den Vordergrund der Untersuchungen gerückt ist [35].

Die Ursachen finden sich in den wachsenden Sendungsvolumina mit zunehmend kleinteiligeren Sendungsgrößen, die mit den erwähnten Trends einhergehen. Fernerhin sind die immer kürzer werdenden Auftragsabwicklungszeiten von Belang, die wiederum auf die neueren Geschäftsmodelle wie Same Day Delivery zurückzuführen sind. Diese Punkte stellen wesentliche Herausforderungen für die Intralogistik und damit einhergehend für die Unternehmen dar [36, S. 286 f.], [37, S. 649]. Angesichts der engen Verflechtung der Wettbewerbsfähigkeit mit der Reaktionsfähigkeit eines Unternehmens sind Marktanteile lediglich dann zu gewinnen, wenn die Unternehmen bereit sind, schneller als die Konkurrenz auf die Wünsche der Kunden zu reagieren [38], [39, S. 18-9].

2.2.1 Definition von Zeitdaten

Im Rahmen dieser Arbeit ist zwischen dem Faktor Zeit und dem Zeitdatum aufzuschlüsseln. Der Faktor Zeit wird als Zeitwert bzw. als Zeitdauer verstanden, welche sich aus einer Spanne zwischen einem Anfangsund Endzeitpunkt ergibt [40, S. 6]. Zeitwerte sind losgelöst von jeglicher Bezugsgröße zu betrachten. Zeitdaten hingegen stellen eine Bezugsgröße zwischen dem Zeitwert und der eigentlichen betrieblichen Verwendung her, weswegen sie der Optimierungsgegenstand vieler Untersuchungen sind [34, S. 19].

Zeitdaten untergliedern sich in zwei Zeitdatentypen: die direkten sowie die indirekten Zeitdaten [41, S. 18]. Unter einem direkten Zeitdatum wird ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der betrieblichen Tätigkeit und dem Zeitwert hergestellt (z. B. die Prozesszeiten in der Montagelinie) [40, S. 6]. Von indirekten Zeitdaten wird demgegenüber gesprochen, wenn aus dem Zeitwert keine direkte Information abgeleitet werden kann, sondern die Größe einen unmittelbaren Einfluss auf die Tätigkeit selbst hat (z. B. die zurückgelegte Strecke beim Transport einer Ware) [41, S. 18]. Diese Unterscheidung beruht auf der Einteilung der Tätigkeiten in direkte wie indirekte Bereiche [34, S. 22]. Diese Einteilung geht auf Obenauf [42] zurück. Dieser Autor untergliedert wie folgt: Zu den direkten Bereichen zählt die Fertigung, damit gehen die Teilefertigung sowie die Montage einher. Zu den indirekten Bereichen gehören sämtliche Bereiche, die den direkten Bereichen vorgelagert oder nachgelagert sind, die sie begleiten sowie überlagern. Für die Untersuchung sind einzig die vorgelagerten, nachgelagerten sowie begleitenden Bereiche von Interesse, weil sie den innerbetrieblichen Materialfluss abbilden und somit Gegenstand dieser Untersuchung sind [42, S. 2].

2.2.2 Betriebliche Verwendung von Zeitdaten

Zeitdaten stellen die gemeinsame Bezugsgröße für weitere Unternehmensparameter wie Kosten und Qualität her [41, S. 17 f.]. Aus diesem Anlass werden Zeitdaten als Grundlage für verschiedene operative, taktische und strategische Planungsund Entscheidungsvorhaben der Unternehmen herangezogen [39, S. 18-9 f.]. Eine Übersicht über die Nutzung von Zeitdaten im innerbetrieblichen Kontext bietet die Abb. 2.3, welche an die Abbildungen von Binner [39] und Kuhlang [41] angelehnt ist. Obwohl beide Autoren die Abbildung im Kontext des Zeitmanagements anfertigen, ist zu akzentuieren, dass die Zeitwirtschaft als ein Schwerpunkt des Zeitmanagements anzusehen ist, weshalb sie hier ihre Berechtigung zur Ausführung findet [41, S. 17]. Die Abbildung visualisiert strukturiert die detaillierten Aufgaben bzw. Bestimmungen, in denen die Zeitdaten ihre Anwendung finden, und die wechselseitigen Zusammenhänge. Zudem kann der Abbildung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.3: Nutzung von Zeitdaten im innerbetrieblichen Umfeld [39, S. 18-10], [41, S. 22] teilweise modifiziert

Top-Down der Unternehmensstruktur steigt der Genauigkeitsanspruch der Zeitdaten. Dies erschließt sich aus dem wachsenden Detaillierungsgrad der Prozesse. Auf der operativen Ebene ist die eindeutige Bestimmung der Ist-Zeitdaten, die einen unmittelbaren Einfluss auf die Entlohnung der Mitarbeiter sowie auf die weitere Kalkulation der Arbeitsplanung besitzen, von erheblicher Relevanz [39, S. 18-11]. Die Erfassung der Dauer einzelner Arbeitsvorgänge bildet das entscheidende Kriterium für die weitere Gestaltung, Organisation und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Geschäftsprozesse [43, S. 573]. Übertragen auf die Intralogistik stellen diese Daten die Grundlage für die Planung und Modellierung der logistischen Tätigkeiten sowie die Dimensionierung des Arbeitskräftebedarfs und der Puffergrößen dar [44, S. 6], aus welchen sich wiederum die Grundlagen der Kostenkalkulation des Unternehmens bilden. Derart erschließen sich die stets vorhandenen Optimierungsansätze der Unternehmen, in denen der Zeitfaktor bei der Gestaltung der Unternehmensprozesse eine vorrangige Rolle spielt [41, S. 17].

3 Zeitwirtschaftliche Methoden

Aus den Kapiteln zuvor erschließt sich der Bedarf zur Erfassung von Zeitdaten. In diesem Kapitel wird diesem Anspruch nachgegangen und es werden Methoden der Zeitdatenermittlung charakterisiert. Hieraus ergibt sich die Vorstellung der zeitwirtschaftlichen Methoden, die ihren Ursprung in der Arbeitswissenschaft haben [43, S. 552 f.]. Obwohl die Arbeitswissenschaft tendenziell verstärkt in den Produktionsstätten angewandt wird, findet sie ihren Einsatz auch in der Intralogistik [17, S. 3], [45], [46, S. 31 f.], [47, S. 741]. Zum Beispiel bei der Einsatzplanung von Smart Devices. Dabei werden Zeitdaten innerhalb des Kommissionierprozesses, während der Handhabung dieser erhoben. Damit will erreicht werden, dass das tatsächliche Optimierungspotenzial bei der Einführung dieser quantifizierbar ist und Aufschluss darüber gibt, welche Smart Devices ökonomischer sind [48]. Vorwiegend werden zeitwirtschaftliche Methoden in der Intralogistik für die Dimensionierung des Personalbedarfs bei der Neuplanung von Lägern eingesetzt, weil die Kenntnis von Zeitdaten an dieser Stelle von entscheidendem Wert ist [32, S. 13].

Im Folgenden werden die Definition sowie die Aufgaben der Zeitwirtschaft vorgestellt. Anschließend erfolgt eine ganzheitliche Übersicht über die zeitwirtschaftlichen Methoden und gemäß der Gliederung, denen sie unterstellt sind, werden weitere Ausführungen, etwa zum Aufbau und zur Anwendung, dargeboten.

3.1 Aufgaben und Definition der Zeitwirtschaft

Für die Zeitwirtschaft existiert keine eindeutige Definition, dieser Begriff wird abhängig von dem zu betrachteten Fokus unterschiedlich ausgelegt [41, S. 23]. Dennoch soll es die Aufgabe dieser Arbeit sein, eine Definition zu wählen, die dieser Untersuchung am nächsten kommt. Schlick et al. [43] geben hierfür eine Grundlage, die das Wesen sowie die Aufgaben der Zeitwirtschaft treffend zusammenfasst: ÄUnter Zeitwirtschaft wird […] die Bewirtschaftung aller im Unternehmen benötigten Zeiten für Arbeitspersonen, Arbeits-/Betriebsmittel und Arbeitsobjekte verstanden. Die Aufgaben der Zeitwirtschaft reichen von der Zeitdatenermittlung für einzelne Arbeitsgänge über die Fristenund Terminplanung bis zur Terminsteuerung und Terminkontrolle. Letztgenannte vergleicht die geplanten Soll-Zeiten mit den tatsächlich anfallenden Ist-Zeiten und greift bei Bedarf korrigierend in den Fertigungsablauf bzw. die Terminplanung ein. Bewirtschaften von Zeiten bedeutet, die Datenerhebung zu planen und durchzuführen sowie die erhobenen Daten auszuwerten, aufzubereiten, zu verwenden und zu pflegen“ [43, S. 573 f.]. Ergänzend ist zu erwähnen, dass ein wesentliches Ziel der Zeitwirtschaft darin besteht, Zeitstandards einzuführen. Dies soll die Unternehmen in die Lage versetzen, ihre Leistungen sowie Kapazitäten zu definieren, um auf diese Weise eine effiziente Nutzung ihrer Anlagen sowie die optimale Auslastung des Personals zu erreichen. Für den Aufbau zuverlässiger Zeitstandards sind neben der Erfassung der Zeitdaten wichtige Faktoren, die einen unmittelbaren Einfluss auf die Zeitdaten haben, ebenfalls zu berücksichtigen. Diese liegen zum einen in der menschlichen Natur wie Müdigkeitserscheinungen, zum anderen in unvermeidlichen betrieblichen Verzögerungen [49, S. 1411].

3.2 Zeitwirtschaftliche Methoden im Überblick

Die Methoden zur Zeitdatenermittlung lassen sich nach unterschiedlichsten Kriterien strukturieren [34, S. 25], [42, S. 71], [50, S. 17]. Eine der gängigsten Vorgehensweisen zur Sortierung der Zeitdaten ist die Methode nach der Art der Zeitdaten [34, S. 25], [51, S. 156], [52, S. 574], die in dieser Arbeit vorrangig zur Anwendung kommt. Eine weitere Möglichkeit zur Strukturierung der Methoden bietet die Art des Verfahrens zur Ermittlung der Zeitdaten [53, S. 72], die hier ebenfalls zur Ausführung kommt, aber nachrangig behandelt wird. Die Wahl für die Aufgliederung der Methoden nach der Art der Zeitdaten ermöglicht, dass die zeitwirtschaftlichen Methoden entsprechend strukturierter sowie umfangreicher abgebildet werden können.

Die Strukturierung nach der Art der Zeitdaten erfolgt mittels der Gliederung der Methoden in Istund Soll-Zeitendatenermittlung. Unter Ist-Zeitdatenermittlung werden diejenigen Zeitdaten verstanden, die tatsächlich von Menschen und Betriebsmitteln für die Ausführung der Tätigkeit benötigt werden. Ist-Zeiten werden in erster Linie durch die direkte Messung eines Beobachters oder die selbsttätige Aufnahme des Arbeiters ermittelt [54, S. 62]. Eine weitere Möglichkeit der Ist-Zeitdatenerfassung bildet das Multimomentverfahren [34, S. 25 ff.]. Die Erfassung der IstZeitdaten durch die Befragung der beteiligten Arbeiter, welche die Tätigkeit durchgeführt haben, bildet einen Sonderfall ab [54, S. 62].

Soll-Zeiten sind die Zeiten, die für die Ausführung der Tätigkeit planmäßig berechnet wurden und dafür zur Verfügung stehen. Diese leiten sich von den Ist-Zeiten ab und werden sowohl für die im Unternehmen schon stattfindenden Tätigkeiten als auch für geplante Abläufe hergeleitet [54, S. 62]. Es besteht überdies die Option, bei nicht vorhandenen Ist-Zeiten zur Ermittlung der Soll-Zeiten auf vergleichbare Werte zurückzugreifen und durch das zusätzliche Schätzen SollZeiten zu determinieren [54, S. 293].

In der folgenden Abbildung werden die im industriellen Kontext angewandten Verfahren überblicksartig illustriert. Diese werden wie oben festgehalten nach den Zeitarten gegliedert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.1: Methodenübersicht der Zeitwirtschaften [34, S. 25], [53, S. 72], [54, S. 61]

Der Abbildung kann, neben der Strukturierung der Methoden nach Zeitarten, auch eine Darstellung der Methoden nach dem Verfahren der Zeitdatenermittlung wie schon vorgenannt entnommen werden. Es ist zwischen den Verfahren der kontinuierlichen Beobachtung, der Stichprobenbeobachtung, der rechnerisch-analytischen Verfahren sowie der Regressionsanalyse abzugrenzen, wobei letzteres Verfahren als eine Kombination aus rechnerisch-analytischem Verfahren und der kontinuierlichen Beobachtung anzusehen ist [53, S. 72].

3.3 Methoden der Ist-Zeitdatenermittlung

Im Folgenden werden die Methoden der Ist-Zeitdatenermittlung ausgeführt, und ihre Unterschiede sowie Funktionalitäten werden eingehend erläutert.

3.3.1 Selbstaufschreibung

Bei der Methode der Selbstaufschreibung wird die Erfassung der Ist-Zeiten durch den arbeitenden Menschen selbst vorgenommen, dieser notiert sich die Zeiten, die er für einen Arbeitsvorgang benötigt, während des Arbeitsablaufs.

Neben der selbsttätigen Zeitdatenerfassung zählen zu der Selbstaufschreibung auch die Erfassung der gefertigten Stückzahlen nach getätigter Arbeit sowie einer Tätigkeitsliste, die neben den Tätigkeiten die durchschnittlichen Zeitdaten erfasst. Diese Prozedur ist im Vergleich zu den weiteren zeitwirtschaftlichen Methoden sehr grob gefasst, wird aber ungeachtet dessen für die Leistungsbewertung der Arbeit herangezogen [54, S. 293].

Für eine detailliertere Erfassung der Ist-Zeiten pro Arbeitsvorgang bedarf es einiger Vorarbeiten, etwa der Erstellung eines Arbeitsablaufplans, die zum Gelingen der Datenerfassung wesentlich beitragen [34, S. 26]. Im Zuge dessen ist zu beachten, dass die Erstellung eines Arbeitsablauf nur einen bestimmten Grad der Feingliederung erreichen darf. Die Grenzen der Selbstaufschreibung begründen sich dadurch, dass der Arbeiter von seiner eigentlichen Tätigkeit nicht abgelenkt werden darf. Dies wäre bei der Erfassung von Mikroablaufabschnitten der Fall, wohingegen die Bestimmung von Makroablaufabschnitten kein Hindernis für die Arbeitsausführung mit sich bringt [54, S. 293].

Eine weitere Schwäche der Selbstaufschreibung geht mit dem Verwendungszweck einher, dem die Erfassung der Zeitdaten obliegt. Steht der Erfassung der Zeitdaten bspw. die Entlohnung des Arbeiters gegenüber, ist bei der Erfassung der Zeitdaten keine Objektivität garantiert. Aus diesem Anlass ist es von Vorteil, von der Nutzung der Selbstaufschreibung für die Kontrolle des Arbeitsfortschritts Gebrauch zu machen. Dies hat den Vorzug, dass sich der Arbeiter stärker mit seiner Arbeit identifiziert und für sich Optimierungspotenziale erarbeitet, die nicht nur ihm, sondern auch dem Unternehmen von Vorteil sind [54, S. 293].

Eine andere Art der Selbstaufschreibung hat sich durch den zunehmenden technischen Fortschritt ergeben, der es gestattet, stationäre Messgeräte an den Arbeitsplätzen zu installieren. Die Erfassung der Zeiten durch selbstregistrierende Messgeräte ermöglicht, neben der manuellen Erfassung der Daten, einen höheren Informationsgehalt sowie das Gewinnen aktuellerer Informationen. Beides ist für die Planung, Steuerung und Überwachung der Prozesse zweckmäßiger [54, S. 295]. Eine Begrifflichkeit, die in diesem Zuge zur Erwähnung kommt und den Sockel für eine zeitige Informatisierung bildet, ist die Betriebsdatenerfassung (BDE). Unter dieser Begrifflichkeit werden diejenigen Maßnahmen verstanden, die es arrangieren, die technischen sowie organisatorischen Daten eines betrieblichen Bereichs in maschinell verarbeitungsfähiger Form bereitzustellen [54, S. 295].

3.3.2 Fremdaufschreibung

Die Methodik der Fremdaufschreibung, auch Zeitaufnahme (engl. Time Study) genannt, ist eine weitere Form der Ist-Zeitdatenerfassung. In vielen Publikationen wird auch nur von REFA (Reichsausschuss für Arbeitszeitermittlung) gesprochen [54, S. 348], damit ist ebendiese Fremdaufschreibung gemeint [55, S. 467]. Die Fremdaufschreibung vollzieht sich in einem zweistufigen Verfahren [34, S. 26 ff.]:

Die erste Stufe und die Voraussetzung für die Zeitaufnahme besteht in der reinen Messung der Ist-Zeiten. Es nimmt eine am Arbeitsprozess unbeteiligte Person, auch Arbeitsstudienmann genannt, die Zeiten für die einzelnen Arbeitsvorgänge auf. Zur Dokumentation der Daten stehen dem Arbeitsstudienmann ein Messgerät (z. B. eine Stoppuhr) sowie ein Zeitaufnahmebogen zur Verfügung. Der Anspruch an die Zeitmessung liegt vor allem in der vollständigen und sorgfältigen Aufnahme der Arbeitsprozessschritte und der benötigten Zeiten begründet, um eine vollständige Reproduktion des Arbeitssystems mithilfe des Protokolls zu gewährleisten [54, S. 81 f.].

Die zweite Stufe und damit das entscheide und gleichnamige Verfahren der Fremdaufschreibung ist die Zeitaufnahme, indem durch das Messen und Auswerten der Ist-Zeiten die Soll-Zeiten ermittelt werden. Dabei sind drei grundlegende Bedingungen zu beachten, die mit der Zeitaufnahme einhergehen. Erstens muss die Aufnahme der Zeiten mit dem arbeitenden Menschen im Zusammenhang stehen. Zweitens müssen die erhobenen Daten für die Steuerung, die Kontrolle sowie die Entlohnung nutzbar sein. Drittens muss die Zeitaufnahme so ausgeprägt sein, dass im Nachhinein Planzeiten auf der Grundlage der ermittelten Daten aufgebaut werden können [54, S. 81].

Die Organisation REFA definiert die Zeitaufnahme folgenderweise: ÄZeitaufnahmen bestehen in der Beschreibung des Arbeitssystems, im besonderen des Arbeitsverfahrens, der Arbeitsmethode und der Arbeitsbedingungen, und in der Erfassung der Bezugsmengen, der Einflussgrößen, der Leistungsgrade und Ist-Zeiten für einzelne Ablaufabschnitte; deren Auswertung ergeben Soll-Zeiten für bestimmte Ablaufabschnitte“ [54, S. 81]. Eine anschaulichere Ausführung, ebenso geeignet für den Aufbau eines besseren Verständnisses der Definition und der Methodik der Zeitaufnahme, bietet die folgende Abb. 3.2 an. Aus der Abbildung werden zudem die umfangreichen Faktoren ersichtlich, die einen Einfluss auf die Zeitdaten haben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.2: Definition Zeitaufnahme [51, S. 168]

Das Programm, welches hinter der Definition der Zeitaufnahme steht, wird in der nächsten Abbildung ÄREFA-Standardprogramm Zeitaufnahme“ mit anschließender Erläuterung zu den einzelnen Schritten aufgegriffen. Für die eigentliche Aufnahme der Zeitdaten sind grundsätzliche Sachverhalte zu beachten. Der Beobachter muss für die Aufnahme der Zeitdaten qualifiziert sein. Dazu zählt die Fähigkeit, die Arbeitsperson nach dem Leistungsgrad zu beurteilen. Die Leistungsgradbestimmung dient der einheitlichen Leistungsdefinition der Arbeit [54, S. 125 f.], auf die im Nachhinein bei der Ausführung des REFA-Standardprogramms ausführlicher eingegangen wird. Weiterhin ist der Mitarbeiter in seiner Arbeit nicht zu stören, d. h. Anmerkungen oder Behinderungen des Mitarbeiters durch den Beobachter sind zu vermeiden, um die Ergebnisse nicht zu verfälschen. Fernerhin ist der Zeitaufnahmebogen als eine Urkunde zu betrachten, weshalb dieser nur mit radierechten Schreibgeräten wie Kugelschreiber oder Füller beschrieben werden darf [54, S. 84].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.3: REFA-Standardprogramm Zeitaufnahme [54, S. 83] teilweise modifiziert

Schritt 1 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der erste Schritt des Programms sieht eine Festlegung des Verwendungszwecks der Zeitaufnahme vor. Hier soll nicht nur entschieden werden, für welche Grundlage (Planung, Steuerung, Kontrolle und Entlohnung) die Daten zu nutzen sind, sondern auch, ob die aufgenommen Daten für die Ermittlung von Planzeiten herangezogen werden. Dabei darf stets die Prämisse der REFAZeitaufnahme nicht außer Acht gelassen werden: Die Zeitaufnahme ist lediglich dann zweckdienlich, wenn sich der untersuchte Ablauf im Arbeitsverfahren, in der Arbeitsmethodik sowie in den Arbeitsbedingungen vom zukünftigen Arbeitsablauf nicht unterscheidet [54, S. 82].

Schritt 2 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Auf der zweiten Stufe ist die Zeitaufnahme vorzubereiten. Hierzu zählt, vor allem die Betroffenen der Zeitstudie sowie im Vorhinein auch weitere Instanzen des Unternehmens, wie den Betriebsrat, zu informieren [54, S. 82].

Schritt 3 bis 6 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Die Schritte 3 bis 6 beinhalten ebenfalls vorzubereitende Maßnahmen und Überlegungen, die vor der eigentlichen Zeitmessung stattzufinden haben. Nachdem der Betroffene in Kenntnis gesetzt worden ist, ist zu entscheiden, welches Zeitmessverfahren präferiert werden kann. Bei der Einzelzeitmessung wird jeder Vorgang separat bemessen und notiert. Hierfür ist es ausschlaggebend, ein Messgerät zu wählen, das für dieses Verfahren ausgelegt ist, und neben einer lückenlosen Aufnahme eine zusätzliche Gesamtaufnahmezeit garantiert. Dahingegen wird bei dem Fortschrittszeitmessverfahren pro Abschnitt die kumulierte Zeit auf dem Zeitaufnahmeprotokoll erfasst. Und erst am Ende des Arbeitsablaufs wird die Zeit für die einzelnen Abschnitte heruntergerechnet, weshalb das Messgerät keine zwei Zeitdaten messen muss [54, S. 86 ff.]. Nach diesem Schritt ist zu bestimmen, ob es sich bei der Wahl des Zeitmessgeräts um ein selbsttätig registrierendes Gerät handelt hat oder nicht. Bei der Wahl eines selbsttätig registrierenden Zeitmessgeräts sind die nachfolgenden Schritte entbehrlich und die Zeitaufnahme wird vollständig vom System bestimmt. Sollte die Wahl auf ein manuell bestimmbares Zeiterfassungsgeräte fallen, sind die nachfolgenden Schritte 4 bis 6 zu durchlaufen.

Schritt 4 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der vierte Schritt widmet sich der Wahl des Messgeräts. Wurden früher noch Stoppuhren für die Zeitmessung angewandt, hat sich auch hier infolge des technischen Fortschritts ein Wandel vollzogen. Die Zeitmessung erfolgt zunehmend durch mobile, elektronische Zeitdatenerfassungssysteme, die in unterschiedlichster Form für den Einsatz an ihre Umgebung angepasst wurden z. B. für den Einsatz bei starken Temperaturgefällen in Kühlkammern [54, S. 90-99].

Schritt 5 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der fünfte Schritt beinhaltet die Wahl des Zeitaufnahmebogens. Dieser orientiert sich an der Folge und der Zahl der zu messenden Ablaufabschnitte auch Ablauffolgen genannt [54, S. 101 ff.]. Es existieren unterschiedlichste Zeitaufnahmebögen für die Einzelund Serienfertigung sowie für die Gruppenund Mehrstellenarbeit, um den spezifischen Merkmalen des Unternehmens besser gerecht zu werden [39, S. 169 f.]

Schritt 6 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der sechste Schritt sieht die ausführliche und sehr genaue Beschreibung der Arbeitsaufgabe, -verfahren, -methode und -bedingungen vor. Darunter sind Einzelheiten wie Teilmengen, Bezugsgrößen sowie die äußeren Arbeitsbedingungen zu subsumieren. An dieser Stelle ist es desgleichen entscheidend, dass der Beobachter im Besitz der Qualifikation für die Zeitaufnahmemethodik zur Beschreibung der Arbeitsbedingungen ist, damit auch eine nachrangige Reproduktion des Arbeitssystems gewährleistet wird [51, S. 170]. Abhängig von der Wiederholung der Ablauffolgen sind Maßnahmen der Arbeitsablaufeinteilung schon vor der eigentlichen Zeitaufnahme (Schritt 7) zu tätigen.

Schritt 7 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der vorletzte Schritt ist für die eigentliche Aufnahme der Ist-Zeiten gedacht. Hierfür wird der Ablauf in Abschnitte unterteilt und beschrieben. Den Anfang und das Ende jedes Abschnitts legen die Messpunkte fest, wofür gesondert Ist-Zeiten aufgenommen und notiert werden (siehe Abb. 3.2) [43, S. 579], [54, S. 22]. Neben der eigentlichen Aufnahme der Ist-Zeiten wird dem Beobachter eine wichtige Kompetenz abverlangt: die der Leistungsgradbestimmung. Die Zeiten für die Ausführung der Arbeitsaufgabe fallen trotz identischer Arbeitsbedingungen wie der Arbeitsmethode, der -aufgabe und des -verfahrens unterschiedlich aus. Dies ist im Speziellen auf die unterschiedlichen Fähigkeiten und Erfahrungen und mithin auf die Fertigkeiten der Arbeiter zurückzuführen [54, S. 125]. Zur nachfolgenden Ermittlung der Soll-Zeiten, welche als Vorgabezeiten für die Arbeitssysteme dienen, und weswegen sie für eine objektive Betrachtung der Arbeitssysteme stehen, ist eine Bewertung der Ist-Zeiten unabdingbar [51, S. 173]. Deshalb ist es für die Erfassung der Zeiten essenziell, dass der Beobachter über langjährige Erfahrungen sowie Kenntnisse über die zu leistenden Fähigkeiten im Arbeitsablauf verfügt, um diese angemessen bewerten zu können [54, S. 127]. Die Beurteilung des Bewegungsablaufs zur Bestimmung des Leistungsgrads wird über zwei wesentliche Merkmale definiert: die Intensität und die Wirksamkeit. Eine klare Differenzierung der beiden Begrifflichkeiten gestaltet sich schwierig, weil sie nicht vollständig voneinander zu trennen sind [54, S. 128]. Deshlab soll die folgende Abb. 3.4 sowie die Ausführungen der Begrifflichkeiten dabei helfen ein Verständnis für die Unterschiede der Merkmale aufzubauen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.4: Soll-Zeitdatenbestimmung nach dem Leistungsgradprinzip gemäß REFA [eigene Darstellung]

Gemäß REFA [54] äußert sich die Intensität über die Bewegungsgeschwindigkeit und über die Kraftanspannung bei der Bewegungsausführung. Ein Beispiel, das zur Veranschaulichung der Begrifflichkeit verwendet wird, ist die Betätigung von Hebel an Arbeitsplätzen. Arbeiterspersonen mit langjähriger Erfahrung an diesen Arbeitsplätzen führen Arbeiten mit Widerstand schneller durch als Arbeiter mit weniger Erfahrung, da sich diese erst mit dem Widerstand und dem zu leistenden Kraftaufwand auseinandersetzen müssen [54, S. 128 f.].

Wirksamkeit definiert REFA [54] wie folgt: ÄWirksamkeit ist ein Ausdruck für die Güte der Arbeitsweise der Arbeitsperson. Die Wirksamkeit ist daran zu erkennen, wie geläufig, zügig, beherrscht, harmonisch, sicher, unbewusst, ruhig, zielsicher, rhythmisch, locker gearbeitet wird“ [54, S. 130]. Insbesondere bei Vorrichtungen, bei denen ein begrenzter Spielraum zur Verfügung steht, ist diese Eigenschaft am besten zu beobachten. Arbeiter mit mehr Erfahrung führen Arbeitsbewegungen gemäß den genannten Eigenschaften Äflüssiger“ durch als solche, die weniger Erfahrung mit dem Arbeitssystem haben. Sie benötigen länger für die Ausführung der Tätigkeit, weil sie sich zunächst mit der Komplexität der Arbeitsausführung auseinandersetzen müssen [54, S. 130].

Gemäß den beiden Merkmalen wird der Leistungsgrad der Arbeitsausführung bestimmt. Er wird anhand eines Prozentsatzes angegeben [54, S. 135 f.]. Als Referenzwert dient die REFANormalleistung. Diese wird mit 100 % vorgegeben. Für die REFA-Normalleistung existiert keine standardisierte Definition. Die Leistungsgradbewertung erfolgt vollständig subjektiv, weshalb eine langjährige Erfahrung des Arbeitsstudienmanns unabdingbar ist. Aufgrund dieser Erfahrungswerte kann der Beobachter eine qualitative Bewertung der Arbeit leisten. Eine Leistungsgradbewertung unter 100 % würde einer unterdurchschnittlichen Leistung entsprechen, und eine Leistungsgradbewertung über 100 % einer überdurchschnittlichen Leistung gleichkommen.

Schritt 8 des REFA-Standardprogramms Zeitaufnahme

Der achte und letzte Schritt beinhaltet die Auswertung der Zeitaufnahme. Dieser Schritt umfasst sechs zusätzliche Schritte, die unter dem Namen ÄREFA-Standardprogramm Auswertung von Zeitaufnahmen“ ausgearbeitet worden sind [54, S. 150 f.].

Schritt 1 des Programms sieht die Kontrolle auf Vollständigkeit und Richtigkeit der Angaben wie Arbeitsbedingungen, Ablaufabschnitte sowie Messpunkte auf dem Zeitbogen vor [54, S. 152]. In Schritt 2 werden die Einzelzeiten für die separaten Ablaufabschnitte berechnet und ggf. ergänzt [54, S. 155].

Die Zeitdaten der Ablaufabschnitte sind als Stichproben aus der Grundgesamtheit zu verstehen [54, S. 161]. Die Grundgesamtheit ist die Summe aller möglichen Wiederholungen und die Stichprobe die tatsächliche Anzahl der gemessenen Zeiten für die Ablaufabschnitte [54, S. 162]. Deshalb ist zu untersuchen, inwieweit die Stichprobe mit der Grundgesamtheit übereinstimmt [54, S. 163]. Hierfür erfolgt in Schritt 3 eine statistische Auswertung der Zeitaufnahmen, die sowohl manuell als auch maschinell vollzogen werden kann [54, S. 161]. Für die manuelle statistische Auswertung der Zeitdaten ist das Streuzahlverfahren [54, S. 163 ff.] und für die maschinelle Auswertung das Variationszahlverfahren zu nutzen [54, S. 166; S. 176 ff.].

Schritt 4 beinhaltet die Berechnung der Soll-Zeiten anhand des eruierten mittleren Leistungsgrads. Unter Zuhilfenahme der Bewertung der Ist-Zeiten durch die Leistungsgradbewertungen werden diese normiert [56, S. 217], d. h., auf dem Fundament der aufgenommenen Zeitdaten und der Leistungsgradbewertung wird die Normalzeit entspricht 100 % errechnet [54, S. 158].

Im Anschluss werden in Schritt 5 die Zeitdaten der Ablaufabschnitte für den gesamten Ablauf zusammengefasst und notiert [54, S. 158]. Im letzten Schritt (Schritt 6) ist zu überprüfen, ob neben der Erfassung der Ist-Zeit für den Arbeitsprozess, auch Grundzeit genannt, weitere Zeiten wie Erholungszeiten oder Verteilzeiten hinzuzurechnen sind [54, S. 160].

3.3.3 Multimomentverfahren

Das Multimomentverfahren (MM) (engl. Work Sampling Method) ist ein mathematisch-statistisches Verfahren der Ist-Zeitdatenermittlung, mit dessen Hilfe Stichproben erhoben werden. Der Begriff ÄMultimoment“ entstammt dem Lateinischen Ämultum“ sowie Ämomentum“, welches zusammen übersetzt Äviele Augenblicke“ bedeutet. Das Verfahren ist auf den Statistiker L. H. C Tippett zurückzuführen, der das elementare Wesen des heutigen Multimomentverfahren erstmals unter der Begrifflichkeit Äsnap reading method“ (1934) publiziert [50, S. 20 f.], [57, S. 17.47 f.], [58]. Die Bezeichnung Multimomentaufnahme geht auf den Niederländer de Jong zurück, der diesen Terminus Anfang der 1950er-Jahre prägt [50, S. 21]. Das Verfahren ist auf die Multimoment-Studien, das Multimoment-Häufigkeits-Zählverfahren (MMH) und das Multimoment-ZeitMessverfahren zurückzuführen. Beide Methoden generieren auf dem Unterbau von Stichproben ÄAussagen über die prozentuale Häufigkeit bzw. über die Dauer von vorwiegend unregelmäßig auftretenden Vorgängen oder Größen beliebiger Art für eine frei wählbare Genauigkeit bei einer statistischen Sicherheit von 95 %“ [50, S. 16].

Beide Verfahren unterscheiden sich nicht in ihrem Vorgehen zur Datenermittlung [50, S. 125], aber dafür in der Art der Datenauswertung und deswegen in den Ergebnissen. Die Zeitdatenermittlung von Arbeitsvorgängen erfolgt bei den benannten Methoden durch in unregelmäßigen Zeitabständen und zu vorher festgelegten Zeitpunkten stattfindenden Betriebsrundgängen des Beobachters [50, S. 18], [59, S. 10]. Eine nähere Erläuterung der Unterschiede der Verfahren zur Datenauswertung ist der folgenden Abb. 3.5 sowie den darauffolgenden Ausführungen zu entnehmen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.5: Aufbau und Gliederung des Multimoment-Verfahrens [50, S. 18]

Das Multimoment-Häufigkeits-Zählverfahren (MMH) erzeugt eine Aussage über die absolute und prozentuale Häufigkeit von Vorgängen, die innerhalb eines Betrachtungszeitraums durch das Zählen von Zeitarten (z. B. Haupt-, Nebenund Verteilzeiten) [50, S. 24], welche jeweils einzelnen Vorgängen zugesprochen werden, festgehalten werden [50, S. 18]. Die bloße Anzahl der ermittelten Zeitarten wird ins Verhältnis zu der Gesamtanzahl derjenigen Beobachtungen gesetzt, die erfasst werden, um eine prozentuale Häufigkeit zu bestimmen. Bedingt durch die Tatsache, dass hier keine direkte Aufnahme der Ist-Zeitdaten geschieht, ist das MMH als Methode der ÄZeitdaten-Ermittlung“ nur eingeschränkt anwendbar [34, S. 27]. Demgegenüber bestimmt das Multimoment-Zeit-Messverfahren (MMZ) Zeitwerte von beobachteten Vorgängen in Minuten und Stunden, das durch ein zufallsbedingtes Festlegen von Zeitmesspunkten stattfindet [50, S. 18]. Die Ermittlung der Zeitlänge des Vorgangs wird durch Kreuze auf der Zeitachse eines Aufnahmebogens angedeutet, aus diesem wird die Zeitlänge eines Vorgangs, z. B. das Bearbeiten eines Werkstücks (Vorgang A, siehe folgende Abbildung), errechnet [59, S. 10]. Hierfür notiert sich der Beobachter die folgenden Zeitpunkte, aus denen er später den Näherungswert für die unbekannte Dauer des Vorgangs mithilfe des arithmetischen Mittelwerts errechnet [59, S. 10 f.]. Die nachstehende Abbildung hilft, das Verfahren zu verstehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.6: Prinzip des Multimoment-Zeitmessverfahrens (MMZ) [59, S. 10] teilweise modifiziert

Die Länge des Vorgangs A liegt zwischen den Werten (T4 T1) und (T3 T2). Der Beobachter soll anhand dieser zufällig gemessenen Zeiten die Länge des Vorgangs A bestimmen.

- T1 Zeitpunkt der letzten Beobachtung vor dem Vorgang A,
- T2 Zeitpunkt der ersten Beobachtung des Vorgangs A,
- T3 Zeitpunkt der letzten Beobachtung des Vorgangs A,
- T4 Zeitpunkt der ersten Beobachtung nach dem Vorgang A.

Mithilfe der folgenden Formel wird die annähernde Zeitlänge für den Vorgang A ermittelt [50, S. 106 f.], [59, S. 10 f.].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ein weiteres Verfahren, welches sich neben die Multimoment-Studien einreihen lässt, ist die ÄPerformance Sampling“-Methode des Amerikaners Ralph M. Barnes [60, S. 194 ff.]. Dieser entwickelt die Verfahren der Multimomentstudien um die Komponente der Leistungsgradbestimmung weiter [50, S. 241]. Allerdings wird hier keine detailliertere Betrachtung der Methode vorgenommen, weil die Validität der erfassten Daten in Deutschland angezweifelt wird [61, S. 76 f.]. Dies liegt vor allem darin begründet, dass die Kurzzeitbeobachtungen bei den Multimomentstudien nicht ausreichen, um eine zuverlässige Leistungsgradbestimmung tätigen zu können [50, S. 242 f.].

Aus mehreren Gründen, die im Folgenden ins Feld geführt werden, ist das Vorgehensmodell des Multimoment-Häufigkeits-Zählverfahrens in dieser Arbeit näher auszuführen. Bei den Aufnahmen der MMZ herrscht stets das Bestreben vor, neben den Ergebnissen der MMZ auch die Ergebnisse der MMH zu erreichen [59, S. 9]. Weiterhin entspricht der Aufwand der MMZ für valide Daten bei sehr kleinen Zeitspannen dem der Zeitaufnahme, das in der sehr hohen Notation begründet liegt. Zudem wird das Verfahren der MMH in der einschlägigen Literatur aufgrund seiner praktischen Bedeutung bevorzugt aufgegriffen und aus selbigem Anlass auch hier aufgeführt [54, S. 237 f.], [61, S. 77, 84 f.]. Im weiteren Verlauf wird nicht mehr von dem Multimoment-Häufigkeits-Zählverfahren gesprochen, sondern lediglich von dem Multimomentverfahren. Hinrichsen [61] stellt hierfür ein Vorgehensmodell auf, das auch der VDI 2492 [62] zur Grundlage dient (siehe Abb. 3.7).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.7: Vorgehensmodell zur Anwendung des Multimoment-Häufigkeits-Zählverfahrens [61, S. 84], [62, S. 9]

Schritt 1 des MMH-Verfahrens

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