Die Realisierung von Lerneffekten in der Fertigungsvorbereitung

Inhaltsverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Symbolverzeichnis

1 Aktuelle Bedeutung des Themas und Aufbau der Arbeit

2 Die Fertigungsvorbereitung - Begriffliche Eingrenzung

3 Allgemeine Lernkurventheorie

4 Möglichkeiten und Grenzen der Fertigungsvorbereitung zur Erzielung von Lerneffekten
4.1 Aufgaben, Wirkungen und Ziele der Fertigungsvorbereitung im Hinblick auf die Lernphase und die Lerneffekte
4.2 Gestaltung der Fertigungsvorbereitung für die Erzielung von Lerneffekten
4.2.1 Kooperation mit der Konstruktions- und Entwicklungsabteilung
4.2.2 Gestaltung der Fertigungsplanung
4.2.3 Gestaltung der Fertigungssteuerung
4.2.4 Koordinierung innerhalb der Fertigungsvorbereitung
4.3 Arbeitsunterweisung als Teil der Fertigungsvorbereitung
4.3.1 Unterschiedliche Arten des betrieblichen Lernens
4.3.2 Arbeitsunterweisung als Lernform in der Fertigungsvorbereitung
4.3.2.1 Die Vier-Stufen-Methode der Arbeitsunterweisung nach TWI/REFA
4.3.2.2 Einsatzmöglichkeiten des Programmierten Lernens
4.3.2.3 Aktuelle Entwicklungen in der Arbeitsunterweisung
4.4 Umfang der Fertigungsvorbereitung in Abhängigkeit vom angemes- senen Vorbereitungsgrad
4.5 Bestimmung der optimalen Vorbereitungszeit im Hinblick auf die Lernphase mit kritischer Betrachtung dieses Verfahrens

5 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abb. 2.1 Teilaufgaben der Fertigungsvorbereitung

Abb. 3.1 Lernkurve im kartesischen Koordinatensystem mit den Beispiel- werten a= 66, b= 0,

Abb. 3.2 Lernkurve im doppelt-logarithmischen Koordinatensystem mit den Beispielwerten a= 66, b= 0,

Abb. 4.1 Mehraufwand bei log-linearer Lernkurve

Abb. 4.2 Veränderung der Lernkurve durch Beeinflussung der Lageparameter

Abb. 4.3 Modell produktionsbedingter Lernprozesse

Abb. 4.4 Wege in eine lernende Organisation

Abb. 4.5 Die Vier-Stufen-Methode der Arbeitsunterweisung

Abb. 4.6 Vier Varianten Programmierten Lernens

Abb. 4.7 Eigenschaften in Abhängigkeit von Fertigungstyp und Fertigungsart

Abb. 4.8 Aufwand für das erste Stück in Abhängigkeit von der Vorbereitungszeit

Abb. 4.9 Ausgewählte Lernkurven in Abhängigkeit von der Vorbereitungszeit

Abb. 4.10 Grafische Bestimmung der optimalen Vorbereitungszeit

Tab. 4.1 Iterative Ermittlung der Nullstelle

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Aktuelle Bedeutung des Themas und Aufbau der Arbeit

Aufgrund der sich rapide und schnell verändernden Bedürfnisse der Verbrau- cher und damit stetig variierender Nachfragewünsche sind Unternehmen für ein erfolgreiches Verbleiben am Markt gezwungen, neue Produkte bzw. Produktva- rianten in kürzerer Abfolge auf den Markt zu bringen. Es genügt heute aber nicht mehr, nur die Entwicklungszeit bis zur Marktreife zu verringern, sondern es muss darüber hinaus auch dafür gesorgt werden, dass eine größere Zahl von Fertigungsanläufen in kürzerer Abfolge zeit- und kostensparend durchge- führt werden kann.¹

Jeder Fertigungsanlauf für die Herstellung der variierenden und wechselnden Produkte erfordert eine eigene Fertigungsvorbereitung. Diese trägt neben vielen anderen Faktoren zum wirtschaftlichen Erfolg eines Unternehmens bei, da sie maßgeblichen Einfluss auf die Mehraufwand verursachende Anlaufphase der Produktion nimmt.²

Es ist daher Aufgabe der Fertigungsvorbereitung, die in kürzerer Abfolge auftretenden Fertigungsanläufe so zu beeinflussen, dass der Mehraufwand in der Anlaufphase verringert und die Anlaufphase selbst ggf. verkürzt wird.

Da die Anlaufphase der Fertigung maßgeblich durch Lernvorgänge geprägt ist,³ müsste eine entsprechend gestaltete Fertigungsvorbereitung Lerneffekte be- reits vor dem Produktionsstart derart realisieren, dass die anschließende An- laufphase der Fertigung schneller abläuft und die Hauptphase der Produktion schneller erreicht wird.

Ziel dieser Arbeit ist daher die Überprüfung, ob und wie eine entsprechende auf Lerneffekte zielende Gestaltung der Fertigungsvorbereitung zur Verkürzung der Anlaufphase und Verringerung des durch den Fertigungsanlauf entstehenden Mehraufwandes möglich ist.

Da der Trend -wie eingangs erwähnt- zu schneller wechselnden Losen und da- mit kleineren Losgrößen bei den Endprodukten geht, hat hierbei die Betrach- tung der Serienfertigung große Bedeutung.⁴ Bedingt durch die kurzen Produkt- lebenszyklen ist es möglich, dass neue Produkte in die Produktion eingeführt werden, bevor das Ende der Anlaufphase eines älteren Produktes erreicht ist.⁵ Hinzukommt, dass der Anteil der Anlauf- im Vergleich zu Hauptphase- sofern diese überhaupt erreicht wird- bei der Serienfertigung wesentlich größer und daher bedeutsamer ist als bei einer Großserien- oder Massenfertigung.⁶ Daher soll in dieser Arbeit hauptsächlich die Fertigungsvorbereitung einer Serienfertigung betrachtet werden.

Zu Beginn der Arbeit erfolgt eine genaue Eingrenzung des Begriffs „Fertigungs- vorbereitung“. Danach erfolgt eine grundsätzliche Betrachtung der Lernkurven- theorie, zum einen um festzustellen, welche Lernprozesse überhaupt im Ferti- gungsanlauf stattfinden und zum anderen zur Herstellung einer Vergleichsmög- lichkeit zwischen Fertigungsanläufen ohne und mit auf die Realisierung von Lerneffekten zielender Fertigungsvorbereitung. Anschließend wird eine Analyse der zur Fertigungsvorbereitung gehörenden Teilaufgaben hinsichtlich ihrer Eig- nung zur Erzielung von Lerneffekten und einer positiven Einflussnahme auf die Lernkurve vorgenommen. Dabei wird insbesondere auf die Arbeitsunterweisung als wesentlicher Bestandteil der Fertigungsvorbereitung eingegangen. Ab- schließend wird die Ausdehnung der Fertigungsvorbereitung in Abhängigkeit vom Vorbereitungsgrad betrachtet und dann die optimale Fertigungsvorberei- tungszeit unter Berücksichtigung der erzielbaren Lerneffekte bestimmt, um die gerechtfertigte Ausdehnung der Fertigungsvorbereitung zu ermitteln.

2 Die Fertigungsvorbereitung - Begriffliche Eingrenzung

Der Begriff der Fertigungsvorbereitung hat in der wissenschaftlichen Literatur zahlreiche unterschiedliche Bedeutungen, was durch die historische Entwicklung bedingt ist.⁷

Um die Fertigung zu erleichtern, wurden vorbereitende Arbeiten ausgegliedert.⁸ Wie viele und welche vorbereitenden Funktionen von der Fertigung isoliert wurden, bestimmte dann im Einzelfall die jeweilige Zweckmäßigkeit.⁹

Die Fertigungsvorbereitung wird in der Literatur daher zum Teil gleichgesetzt mit der Arbeitsvorbereitung, der Produktionsplanung und -steuerung¹⁰ oder sie wird als ein Teilbereich der Arbeitsvorbereitung¹¹ betrachtet.

Eine Vielzahl von Autoren orientiert sich an der Definition des Ausschusses für wirtschaftliche Fertigung (AWF). Danach ist die Fertigungsvorbereitung Teil der Fertigungsplanung.¹² In Anlehnung an die englischen Begriffe „production plan- ning“ und „production control“ ist die Fertigungsplanung neben der Fertigungs- steuerung Teil der Arbeitsvorbereitung, um sicherzustellen, dass die vorberei- tenden Maßnahmen zur Durchführung einer Arbeit möglichst vollständig erfasst werden.¹³

„Die Fertigungsplanung umfasst alle einmalig zu treffenden Maßnahmen. Diese beziehen sich auf die Gestaltung des Erzeugnisses, die Fertigungsvorbereitung, die Planung sowie Bereitstellung der Betriebsmittel und schließen mit der Freigabe der Fertigung ab.“¹⁴

Die Fertigungssteuerung umfasst die Maßnahmen, die zur Durchführung eines Auftrages im Sinne der Fertigungsplanung erforderlich sind.¹⁵

Trotz der beabsichtigten Verdrängung des Begriffs „Arbeitsvorbereitung“ durch die Begriffe „Fertigungsplanung“ und „Fertigungssteuerung“ wird vom AWF noch eine Definition für die Arbeitsvorbereitung getroffen:

„Die Arbeitsvorbereitung umfasst die Gesamtheit aller Maßnahmen einschließlich der Erstellung aller erforderlichen Unterlagen und Betriebsmittel, die durch Planung, Steuerung und Überwachung für die Fertigung von Erzeugnissen ein Minimum an Aufwand gewährleisten.“¹⁶

SCHWEITZER hat den Begriff der „Fertigungsvorbereitung“ dem Begriff der „Arbeitsvorbereitung“ des AWF gleichgesetzt und damit gegenüber der vom AWF ursprünglich vorgesehenen Bedeutung wesentlich erweitert.

Die Fertigungsvorbereitung besteht demnach aus allen planenden und steuernden Teilaufgaben für die Herstellung von Produkten mit dem Ziel einer optimalen Realisation aller Fertigungsprozesse.¹⁷

SCHWEITZER weist der in Fertigungsplanung und Fertigungssteuerung untergliederten Fertigungsvorbereitung folgende, in der nachstehenden Abbildung aufgelistete Teilaufgaben zu.

Dabei wird im Rahmen der Fertigungsplanung zwischen Einleitender Fertigungsplanung, Fertigungsablaufplanung, Bedarfsplanung und Kostenplanung unterschieden.¹⁸ Zur Fertigungssteuerung werden die Bereitstellung sowie die Lenkung der Fertigung gezählt.¹⁹

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.1 Teilaufgaben der Fertigungsvorbereitung Quelle: Schweitzer (1994), S. 680.

Da die Fertigungsvorbereitung gleichbedeutend ist mit Planung und Steuerung der Fertigung, sind alle etwaigen Ausführungs- und Kontrollfunktionen zu elimi- nieren.²⁰

Problematisch ist dabei die Einbeziehung der Lenkung der Fertigung.²¹ Diese Funktion liegt auf der Grenze zwischen Ausführung und Vorbereitung und reicht zum Teil in den Bereich der Kontrolle hinein.

Während das eigentlich steuernde Eingreifen in den Produktionsprozess, z.B. die Ausgabe der Arbeitspapiere, bereits als ausführende Tätigkeit im Rahmen des Produktionsprozesses gesehen werden muss, ist die Schaffung der organisatorischen Voraussetzungen, wie z.B. der Entwurf dieses Vordrucks, der Fertigungsvorbereitung zuzurechnen.²²

Im Rahmen der Lenkung der Fertigung sollen somit hier nur jene Tätigkeiten verstanden werden, die der Schaffung der organisatorischen Voraussetzungen der Fertigung ohne ausführende oder kontrollierende Elemente dienen.

Entgegen mancher sehr weiter Fassung der Fertigungsvorbereitung²³ soll der Bereich der Konstruktion nicht Teil der Fertigungsvorbereitung sein. Mit der derzeit verfügbaren automatisierten Informationsverarbeitung (CIM) könnte der Arbeitsplan zwar weitgehend automatisch aus den Konstruktions- zeichnungen erstellt werden, sodass Konstruktion und Fertigungsvorbereitung stärker bis hin zur Verschmelzung miteinander verknüpft werden könnten.²⁴ Da in dieser Arbeit aber nur die dem Fertigungsanlauf unmittelbar vorgelagerten Prozesse und Tätigkeiten betrachtet werden, soll der konventionellen Betrach- tungsweise gefolgt werden.

Die Fertigungsvorbereitung ist demzufolge im Betriebsablauf zwischen der Konstruktion als dem letzen Glied der Produktentwicklung und der Fertigung angesiedelt, was eine enge Kooperation zwischen Konstruktion und Fertigungsvorbereitung ermöglicht und aber auch erfordert.²⁵

Die zwischen Konstruktion und Produktion liegende Fertigungsvorbereitung bestimmt somit das Wie, Womit, Wo und Wann der Produktion und erstreckt sich auf Verfahren, Mittel, Ort und Zeit der Fertigungsdurchführung.²⁶

In der Darstellung nach SCHWEITZER (Abb. 2.1) ist der Aspekt der betrieblichen Unterweisung noch nicht enthalten. Dieser ist jedoch neben der verfahrensbe- zogenen Ausbildung und Nutzung geeigneter Anlernmethoden als Teil der Fertigungsvorbereitung anzusehen.²⁷

Dieser Bereich könnte separat aufgeführt werden, eine Eingliederung in die Fertigungsablaufplanung im Teilbereich der Zeitplanung oder in der Bedarfsplanung im Teilbereich der Personalbedarfsplanung wäre ebenfalls denkbar, da die Arbeitsunterweisung personelle Ressourcen bindet.

Da für die vorliegende Untersuchung aufgrund der eingangs erwähnten Ten- denz zu kleineren und schneller wechselnden Fertigungslosen die Betrachtung der Fertigungsvorbereitung einer Serienfertigung zugrunde gelegt wird und es sich dabei um eine herzustellende Gesamtstückzahl meist unter zweitausend Stück, manchmal auch nur um mehrere hundert Stück handelt, wird in der Re- gel keine neue Fabrik gebaut oder ein gänzlich neuer Anlagenpark ange- schafft.²⁸ Bei der Herstellung von Kleinserien ist sogar die Anschaffung von ty- pengerechten speziellen Betriebsmitteln meist nicht lohnend.²⁹

Da die Fertigungsvorbereitung dementsprechend auf das kurzfristige Produktionsgeschehen ohne betriebsstrukturelle Veränderungen konzentriert und in langfristige Planungen eingebettet ist ³⁰, soll dieser Arbeit die kurzfristige Sichtweise zugrunde gelegt werden, deren Bestandteile nur die unmittelbar für die aktuelle Vorbereitung der Fertigung notwendigen Maßnahmen ohne eine langfristig erforderliche Fabrik- und Investitionsplanung³¹ sind.

Obige Ausführungen zusammenfassend wird für den Begriff der Fertigungsvorbereitung die auf der des AWF aufbauenden Definition nach SCHWEITZER mit dem Fokus auf eine kurzfristige, unmittelbar auf den bevorstehenden Fertigungsanlauf bezogene Betrachtung unter Ausschluss der ausführenden und kontrollierenden Aspekte, aber unter Berücksichtigung der Arbeitsunterweisung als wesentlicher Bestandteil, zugrunde gelegt.

3 Allgemeine Lernkurventheorie

Um herauszufinden zu können, ob und wie eine Realisierung von Lerneffekten bereits in der Fertigungsvorbereitung möglich ist, müssen erst die in der Anlaufphase eines Produktionsprozesses auftretenden Lernvorgänge und die daraus resultierenden Effekte betrachtet werden.

WRIGHT publizierte 1936³² erstmals brauchbare empirische Daten, aus denen dann im Laufe der Entwicklung der Lerntheorie das sogenannte „Lerngesetz der Produktion“ formuliert wurde.³³ Die Existenz dieses Lerngesetzes wurde in den verschiedensten Bereichen empirisch belegt³⁴, z.B. im Flugzeugbau³⁵, in der Stahl-, Glas-, Papier- und Elektroindustrie³⁶ sowie im Werkzeugmaschinen- bau³⁷.

Das Lerngesetz der Produktion beinhaltet, dass durch die wiederholte Ausfüh- rung eines Arbeitsvorganges die dafür benötigte Zeit allmählich abnimmt, d.h. dass in einem Produktionsdurchlauf ab der Herstellung der ersten Einheit jede weitere Einheit mit entsprechend geringerem Aufwand hergestellt werden kann.³⁸

„Damit wird das Merkmal der Wiederholung zu der Ursache industrieller Lernprozesse.“³⁹

Da der Begriff der „Lernkurve“ für diesen Lernprozess die weiteste Verbreitung gefunden hat, soll er auch hier verwendet werden.⁴⁰

„Formal bildet das wirtschaftwissenschaftliche Konzept der Lernkurven […] den ökonomischen Wert soziologischen Lernens ab.“⁴¹

Lernvorgänge selbst sind aufgrund des Fehlens einer Maßeinheit nicht messbar, quantifizierbar sind lediglich die daraus resultierenden Produktivitätssteigerungen⁴² bzw. die Abnahme des Aufwandes zur Herstellung einer Produktionseinheit mit zunehmender Anzahl der produzierten Einheiten⁴³.

BAUR versteht unter dem Lerngesetz der Produktion „…die aus individuellen wie kollektiven Lernprozessen der am Produktionsprozess mitwirkenden Menschen resultierende, gesetzmäßige Abnahme des Fertigungsaufwandes je Fertigungseinheit mit zunehmender Anzahl der erzeugten Einheiten…“⁴⁴ Folgt man dieser in der Literatur häufiger anzutreffenden aufwandsorientierten Betrachtungsweise, lässt sich feststellen, dass bei Verdopplungen der Wiederholungen der Arbeit eine gleich bleibende Abnahmerate des Arbeitsaufwandes zu erkennen ist.⁴⁵ Bei n Verdopplungen, was einer kumulierten Produktion von 2n Produktionseinheiten entspricht, sinkt der Aufwand um einen konstanten Faktor, der durch die Lernrate L vorbestimmt wird.

In der Literatur existieren widersprüchliche Beschreibungen des Begriffes Lern- rate.⁴⁶ Dieses wird in der englischsprachigen Literatur dadurch begünstigt, dass „decrease“ sowohl „fallen um“ als auch „fallen auf“ bedeutet.⁴⁷ Manche Autoren bezeichnen daher mit Lernrate den Anteil, um den ein bestimmter Aufwand re- duziert wird⁴⁸, andere bezeichnen den Anteil als Lernrate, auf den ein bestimm- ter Aufwand absinkt⁴⁹.

Für die nachfolgenden Betrachtungen wird für die Lernrate folgende Definition zugrunde gelegt, nach der mit jeder Verdopplung der Ausbringungsmenge ein zuvor definierter Aufwand auf einen konstanten Prozentsatz seines ursprünglichen Wertes reduziert wird.⁵⁰ Damit sinkt bei n Verdopplungen der stückbezogene Aufwand y auf das Ln-fache.

Dadurch ergibt sich, was auch durch zahlreiche empirische Untersuchungen belegt wurde, ein exponentieller Verlauf der Lernkurve, welcher durch die Funk- tion ⁵¹ (3.1)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Dabei wird die x-te Produktionseinheit mit x, der Arbeitsaufwand je Stück x mit y und der Aufwand für die erste hergestellte Produktionseinheit mit a bezeichnet. Ferner gilt für den Exponenten b mit L als oben beschriebener Lernrate: ⁵²

b= −log L (3.2).

Dadurch ergeben sich zwei Darstellungsmöglichkeiten der Lernkurve:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.1 Lernkurve im kartesischen Koordinatensystem mit den Beispielwerten a= 66, b= 0,322 Quelle: Baur (1967), S. 57.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3.2 Lernkurve im doppelt logarithmischen Koordinatensystem mit den Beispielwerten a= 66, b= 0,322 Quelle: Baur (1967), S. 58.

Es wird davon ausgegangen, dass bei der Stückzahl xE der vorher als Vorgabe- zeit⁵³ festgelegte stückbezogene Standardaufwand yE erreicht und beibehalten wird.

Dabei wird der Stückzahlenbereich mit x ≤ xE als Lern- bzw. Start up-Phase be- zeichnet, der Bereich mit x > xE wird als Haupt- bzw.- Steady state-Phase be- zeichnet.⁵⁴

Maßgeblich für die Lage der Lernkurve sind mithin vier Parameter: der Aufwand für das erste Stück a, die Lernrate L und damit auch der Exponent b, die Stück- zahl xE, für die die Lernphase als abgeschlossen gilt, und die Standardvorgabe- zeit yE.

Die Hypothese des log-linearen Verlaufs erfuhr allerdings im Zeitablauf zahlrei- che Modifikationen, da es keinen analytischen Beweis für eine spezielle Form der Lernkurve gibt.⁵⁵ Dennoch hat der log-lineare Verlauf die meiste Verbreitung gefunden, da er empirisch vielfach bestätigt wurde und relativ einfach anzu- wenden ist.⁵⁶

Durch die Annahme des log-linearen Verlaufs würden für eine genaue Bestimmung der Lernkurve folgende Kombinationen als notwendigerweise bekannter Parameter ausreichen:

1. a, xE und yE
2. a, b und xE
3. a, b und yE
4. xE, yE und b,

wobei die Kenntnis von b die Kenntnis der Lernrate L impliziert.⁵⁷

Für eine genaue Bestimmung der Lernkurve bereits vor dem Produktionsstart erweist sich die Ermittlung aller erforderlichen Parameter aber häufig als schwierig.⁵⁸

Aufgrund der Problematik einer genauen Vorhersage der Parameter wird trotz der Zweifel an einer Orientierung an ähnlichen Produkten und Verfahren⁵⁹ diese aus Praktikabilitätsgründen vielfach vorgeschlagen⁶⁰. Die Übernahme der Werte aus der Vergangenheit birgt jedoch ein großes Fehlerrisiko, da schon eine Ab- weichung der Lernrate um 5% eine Veränderung der Werte bis zu 25% verur- sachen kann.⁶¹

Unter Berücksichtigung der festgestellten Merkmale der Lernkurve im Fertigungsanlauf kann jetzt die Untersuchung vorgenommen werden, ob eine positive Beeinflussung der Lernkurve und damit auch der Lernphase durch eine entsprechende Fertigungsvorbereitung möglich ist.

4 Möglichkeiten und Grenzen der Fertigungsvorbereitung zur Erzielung von Lerneffekten

4.1 Aufgaben, Wirkungen und Ziele der Fertigungsvorbereitung im Hinblick auf die Lernphase und die Lerneffekte

Bei empirischen Untersuchungen wurde -wie bereits gezeigt- festgestellt, dass die menschliche Arbeitsleistung trotz gleicher Produktionsverfahren und Konstanz der übrigen Bedingungen zunimmt.⁶² Das zeigt, dass Tätigkeiten bis zum Beherrschen unvollkommen ausgeübt werden.⁶³

Für Produktionsplaner und Arbeitsvorbereiter ist es aus wirtschaftlichen Gründen wichtig, den Lernprozess ab Fertigungsbeginn auf ein Minimum zu beschränken, d.h. schon bald nach Beginn der Arbeit die geforderte Standardleistung zu erreichen.⁶⁴

Eine auf Reduzierung der Lernphase ausgerichtete Fertigungsvorbereitung hat daher das Ziel, die sonst erst ab Produktionsstart eintretenden Lerneffekte vorher und/oder schneller zu realisieren.

Der in der Lernphase aufgrund des höheren stückbezogenen zeitlichen Aufwandes bei der Herstellung gegenüber der Vorgabezeit entstehende Mehraufwand lässt sich als Fläche unter der Lernkurve abzüglich des zwischen dem Punkt (1;1)⁶⁵ und (xE;yE) aufgespannten Rechtecks darstellen. Ziel ist die Minimierung dieses Mehraufwandes durch eine entsprechende Fertigungsvorbereitung, mithin also eine Reduzierung dieser Fläche.

Unterstellt man einen log-linearen Verlauf und die Stetigkeit der eigentlich für diskrete ganzzahlige Stückzahlen (x-Werte) ermittelten Lernkurve, berechnet sich die Fläche des Mehraufwandes MA:⁶⁶

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Grafisch lässt sich die Fläche des Mehraufwandes unter den genannten Voraussetzungen wie folgt darstellen:

Mehraufwand in der Lernphase

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4.1 Mehraufwand bei log-linearer Lernkurve Quelle: Vgl. Schuster (1973), S. 119.

Eine Reduzierung des Mehraufwandes erfolgt, wie aus der Grafik ersichtlich, wenn der Wert von a sinkt oder der absolute Wert von b steigt. Aufgrund der Definition von b⁶⁷ muss dazu die Lernrate L sinken, d.h. dass der stückbezoge- ne Aufwand bei steigender Produktionsmenge schneller fallen muss, sodass das Ende der Lernphase und die Vorgabezeit bei einer geringeren Endstück- zahl xE erreicht werden würden. Eine Reduzierung des Mehraufwands durch eine Erhöhung der Vorgabezeit yE und der daraus resultierenden Erhöhung des Standardaufwands ist zwar theoretisch denkbar und würde immer zu einer Ver- kürzung der Lernphase führen. Praktisch würde das aber eine Verschwendung von Ressourcen und damit eine unnötige Verteuerung des hergestellten Pro- duktes bedeuten, wodurch sich das Unternehmen langfristig selbst aus dem Markt kalkulieren würde.

Die durch eine entsprechende Fertigungsvorbereitung anzustrebenden Lernef- fekte in der Anlaufphase sind also eine Reduzierungs, eine Verbesserung der Lernrate L und das Erreichen der Vorgabezeit bei einer geringeren Stückzahl xE.

Die möglichen Veränderung der genannten Lageparameter a, b (und damit L) und xE lassen sich grafisch folgendermaßen darstellen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4.2 Veränderung der Lernkurve durch Beeinflussung der Lageparameter

Zu beachten ist dabei, dass sich nicht alle Lerneffekte in die Zeit vor den Produktionsstart legen lassen, manche Erfahrungen können erst bei der Produktion unter Echtbedingungen (Kälte, Hitze, Lärm oder Staub) und realen Gegebenheiten (Werkstücke und Maschinen) gewonnen werden.⁶⁸ Außerdem kann die Fingerfertigkeit und Erfahrung für den Fertigungsablauf nicht bis ins Letzte perfektioniert werden, daher ist auch bei einer optimalen Fertigungsvorbereitung noch Lernen nach Produktionsstart möglich und nötig. Eine parallele Lernkurve zur x-Achse ist demnach nicht möglich.⁶⁹

In der Literatur gibt es im Zeitablauf unterschiedlichste Ansichten zur Beeinflussbarkeit der Lernkurve durch eine entsprechende Vorbereitungsleistung:

CONWAY und SCHULTZ (1959) gehen davon aus, dass nur der Aufwand für die erste Einheit, also Parameter a, durch eine entsprechende Vorbereitungsleis- tung beeinflussbar ist.⁷⁰ Nur während der Produktion vorgenommene Anstren- gungen würden sich auf die Lernrate in der Fertigungsphase verstärkend aus- wirken.⁷¹

SCHUSTER (1973) geht dagegen davon aus, dass die Endstückzahl xE durch eine Variation der Vorbereitungsleistung nicht oder nicht wesentlich beeinflusst werden kann.⁷² Jeder Fertigungsanlauf erfordert die Gewinnung eines Informa- tionsstandes, der durch die Komplexität der Aufgabe bestimmt wird.⁷³ Beim An- lauf der Fertigung sind wesentlich leichter Informationsgewinne möglich als zu einem späteren Zeitpunkt.⁷⁴ „Wird ein Teil der insgesamt zu beschaffenden Informationen bereits vor der Fertigung des ersten Stückes in Form von Vorbe- reitungsleistung erworben, so sinkt damit die Aussicht, schnell weitere Lern- möglichkeiten zu finden, ganz entscheidend, während die gesamte für die In- formationssammlung benötigte Zeit (bzw. Stückzahl) nicht in entsprechendem Umfang vermindert wird.“⁷⁵ xE würde sich demnach durch eine Ausdehnung der Fertigungsvorbereitung nicht nach links verlagern und der Umfang der Ferti- gungsvorbereitung würde sich nur in den Parametern a und b niederschlagen.⁷⁶ Eine Veränderung der Endstückzahl xE wurde nur durch Lernprozesse während der Fertigung als möglich angesehen.⁷⁷

Demgegenüber steht die Ansicht verschiedener Autoren, dass sich durch einen erfahrenen Arbeiter und eine geeignete Fertigungsvorbereitung sowohl der Aufwand für das erste Stück als auch die Stückzahl zur Erreichung der Stan- dardzeit durch in früheren Fertigungsperioden erworbene Kenntnisse positiv beeinflussen lassen.⁷⁸

Der Unterschied zwischen den zwei letztgenannten Ansichten liegt hauptsäch- lich darin, dass SCHUSTER nicht von früheren praktischen Fertigungserfahrun- gen ausgeht, sondern nur die aktuelle Fertigungsvorbereitung jeweils für sich betrachtet.

Da aber frühere Erfahrungen gerade bei schnell wechselnden Fertigungsanläufen für unterschiedliche Produktvarianten, die aber immer zumindest teilweise aufeinander aufbauen, einen wesentlicher Aspekt sind, scheint eine positive Beeinflussung der Stückzahl xE möglich zu sein.⁷⁹

Im Folgenden wird untersucht, ob und wie die einzelnen Aspekte der Ferti- gungsvorbereitung gestaltet werden können, damit eine positive Beeinflussung aller entsprechenden Parameter der Lernkurve ermöglicht wird und dadurch eine Reduzierung des Mehraufwandes in der Lernphase erfolgen kann.

4.2 Gestaltung der Fertigungsvorbereitung für die Erzielung von Lern- effekten

4.2.1 Kooperation mit der Konstruktions- und Entwicklungsabteilung

Wie im Abschnitt 2 ausgeführt ist eine Kooperation mit der Konstruktionsabteilung wesentlicher Bestandteil einer erfolgreichen Fertigungsvorbereitung. Vor Beginn der Fertigungsvorbereitung ist das durch die Konstruktion vorgegebene Fertigungsverfahren festzustellen, wobei auf übersichtliche und leicht verständliche Konstruktionszeichnungen zu achten ist.⁸⁰

Das Konstruktionsbüro entwirft zweckmäßigerweise unter Beratung durch einen erfahrenen Fertigungsfachmann zeichnerisch das Produkt, da eine fertigungs.

[...]

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¹ Vgl. Terwiesch/Bohn (2001), S. 16 sowie Kuhn u.a. (2002), S. 3.

² Vgl. Kainz (1960), S. 61 sowie v. Kortzfleisch (1962), S. 56.

³ Vgl. Schuster (1973), S. 7.

⁴ Vgl. Wäscher (1993), S. 87.

⁵ Vgl. Baur (1967), S. IV.

⁶ Vgl. Fandel/Dyckhoff/Reese (1994), S. 162, Schneider (1965), S. 502 sowie Schieferer (1957), S. 14.

⁷ Vgl. Kosiol (1960), S. 20.

⁸ Vgl. Kosiol (1960), S. 20.

⁹ Vgl. Kosiol (1960), S. 20 f.

¹⁰ Vgl. Schweitzer (1994), S. 678.

¹¹ Vgl. AWF(1960), S. 397, AWF/REFA (1968), S. 6, sowie Kölbel/Schulze (1967), S. 11 ff.

¹² Vgl. AWF(1960), S. 397.

¹³ Vgl. AWF(1960), S. 397 f.

¹⁴ AWF(1960), S. 397.

¹⁵ Vgl. AWF (1960), S. 398.

¹⁶ AWF (1960), S. 397.

¹⁷ Vgl. Schweitzer (1994), S. 678.

¹⁸ Vgl. Schweitzer (1994), S. 678.

¹⁹ Vgl. Schweitzer (1994), S. 678.

²⁰ Vgl. Schuster (1973), S. 99.

²¹ Vgl. Schuster (1973), S. 100.

²² Vgl. Schuster (1973), S. 100.

²³ Vgl. v. Kortzfleisch (1962), 30 ff. sowie Pfeiffer/Eberle/Schäffner (1993), S. 146 f.

²⁴ Vgl. Pfeiffer/Eberle/Schäffner (1993), S. 146.

²⁵ Vgl. Mellerowicz (1981), S. 441.

²⁶ Vgl. Mellerowicz (1981), S. 442.

²⁷ Vgl. Schuster (1973), S. 101 f.

²⁸ Vgl. Schuster (1973), S. 133, sowie Schieferer (1957), S. 9 f.

²⁹ Vgl. Schieferer (1957), S. 9 f. sowie Krähe (1985), S. 64 f.

³⁰ Vgl. Kölbel/Schulze (1967), S. 15.

³¹ Vgl. zur erfahrungsbasierten Investitionsplanung Schweitzer (2007), S. 395 ff.

³² Vgl. Wright (1936), S. 122-128.

³³ Vgl. Fandel (2005), S. 166.

³⁴ Vgl. Fandel (2005), S. 168 sowie Baloff (1966), S. 31, der generell für den kapitalintensiven Sektor der Industrie das Vorliegen des Lerngesetzes annimmt.

³⁵ Vgl. Wright (1936), S. 124 ff.

³⁶ Vgl. Baloff (1966), S. 27.

³⁷ Vgl. Fandel/Dyckhoff/Reese (1994), S. 162.

³⁸ Vgl. De Jong (1960), S. 155.

³⁹ Schuster (1973), S. 26.

⁴⁰ Vgl. Schuster (1973), S. 21.

⁴¹ Laarmann (2005), S. 7.

⁴² Vgl. Laarmann (2005), S. 7 sowie z.B. Fandel (2005), S. 166 f., der eine Untersuchung über die Veränderung von Produktionskoeffizienten vornimmt.

⁴³ Vgl. Baur (1979), Sp. 1116. Die Messung des Arbeitsaufwandes kann in verschiedenen Maß- stäben erfolgen, z.B. Arbeitszeitbedarf, Kräfte- oder Materialverbrauch oder Kosten. Hier soll die zeitbezogene Betrachtungsweise zugrunde gelegt werden, eine Umrechnung in entspre- chende Kosten ist jederzeit möglich.

⁴⁴ Baur (1967), S. 47.

⁴⁵ Vgl. Baur (1979), Sp. 1118-1120.

⁴⁶ Vgl. Laarmann (2005), S. 23.

⁴⁷ Vgl. Laarmann (2005), S. 24.

⁴⁸ Vgl. Fandel (2005), S. 167.

⁴⁹ Vgl. z.B. Schweitzer (1994), S. 612 sowie Baur (1979), Sp. 1118 f.

⁵⁰ Vgl. Laarmann (2005), S. 24.

⁵¹ Vgl. Baur (1967), S. 56 ff. sowie Baur (1979), Sp. 1118.

⁵² Vgl. u.a. Schweitzer (1994), S. 612 sowie Baur (1967), S. 57 f.

⁵³ Vgl. zur Ermittlung von Vorgabezeiten Baur (1967), S. 82 f. Der Wert von yE wird daher im Folgenden als gegeben angesehen.

⁵⁴ Vgl. Schuster (1972), S. 33, sowie Baloff (1971), S. 330 und Baur (1967), S. 54 ff. In der Steady state-Phase finden praktisch keine, bzw. nur noch vernachlässigbar kleine Lernprozesse statt, sodass die Lernphase ab der Stückzahl xE als beendet angesehen wird.

⁵⁵ Vgl. Laarmann (2005), S. 231-247, der einen Überblick über die meisten bekannten Modifikationen der Linearhypothese gibt.

⁵⁶ Vgl. z.B. Yelle (1979), S. 304, Schneider (1965), S. 508 sowie Kneip (1965), S. 398-400.

⁵⁷ Vgl. Schuster (1973), S. 35.

⁵⁸ Vgl. Baloff (1966), S. 32.

⁵⁹ Vgl. Baloff (1966), S. 32.

⁶⁰ Vgl. Billon (1966), S. 67 sowie Schieferer (1957), S. 57 , S. 68 und Schuster (1973), S. 11.

⁶¹ Vgl. White (1961), S. 411.

⁶² Vgl. Baetge (1979), Sp. 1127.

⁶³ Vgl. Baetge (1979), Sp. 1127.

⁶⁴ Vgl. Baetge (1979), Sp. 1127.

⁶⁵ Aufgrund der Darstellung im doppelt-logarithmischen Koordinatensystem stellt dieser Punkt den Koordinatenursprung dar.

⁶⁶ Vgl. Schuster (1973), S. 120.

⁶⁷ Siehe Formel (3.2).

⁶⁸ Vgl. Schuster (1973), S. 163 f.

⁶⁹ Vgl. Schuster (1973), S. 164 f.

⁷⁰ Vgl. Conway/Schultz (1959), S. 41.

⁷¹ Vgl. Conway/Schultz (1959), S. 41.

⁷² Vgl. Schuster (1973), S. 164.

⁷³ Vgl. Schuster (1973), S. 162.

⁷⁴ Vgl. Schuster (1973), S. 162.

⁷⁵ Schuster (1973), S. 162.

⁷⁶ Vgl. Schuster (1973), S. 164, siehe auch Kurve 2 in Abb. 4.2., die Lernrate verschlechtert sich durch die Drehung um (xE;yE).

⁷⁷ Vgl. Schuster (1973), S. 61

⁷⁸ Vgl. z.B. Yelle (1979) und den dortigen Quellenangaben.

⁷⁹ Diese Beeinflussung der Lernkurve würde der Kurve 3 aus Abb.4.2 entsprechen, die auch die größtmögliche Beeinflussung des Mehraufwandes bietet.

⁸⁰ Vgl. Baur (1967), S. 131.