Grundlagen der Prozessanalyse im Kontext der Rückverfolgbarkeit

Inhaltsverzeichnis

1. Industrie 4.0 und Supply Chain Management

2. Grundlagen der Prozessanalyse

3. Definition Rückverfolgbarkeit in der Produktionswirtschaft

LITERATURVERZEICHNIS

1. Industrie 4.0 und Supply Chain Management

Ein wichtiger Baustein der vierten industriellen Revolution ist die intelligente Vernetzung von Lieferanten und Unternehmen, um Maschinen und Anlagen mithilfe modernster Informations- und Kommunikationstechnologie steuern und überwachen zu können. Aus dieser Verschmelzung normalerweise unabhängig voneinander agierender Teile ergeben sich für Unternehmen neue Möglichkeiten, diese Vernetzung zu nutzen. Hierzu zählen unter anderem:

- Flexible Produktion

Aufgrund weitreichender Vernetzung sowie der Globalisierung sind von der Fertigung verschiedenster Einzelteile bis hin zur Montage eines fertigen Produktes viele Unternehmen in den Entstehungsprozess involviert. So werden beispielsweise elektrische Komponenten verschiedenster industriellen Anlagen von Herstellern aus Fernost bezogen, während nötige Metallteile aus dem näheren Ausland stammen. Der eigentliche Hersteller der Anlage ist oftmals nur noch der Monteur, der die Puzzleteile zusammenfügt und mit einer eigens entwickelten Steuerungssoftware zum Leben erweckt. Dieses komplexe Zusammenspiel verschiedener Unternehmen erfordert eine sehr genaue Planung und Abstimmung untereinander. Mit Hilfe von digitaler Vernetzung können diese Schritte effizienter abgestimmt und so die Produktion sowie Maschinenauslastung vorausschauend geplant werden (BMWi, 2020).

- Kundenzentrierte Lösungen

In der heutigen Zeit legen sehr viele Kunden Wert auf eine Individualisierung ihres Produktes, sowohl bei privaten als auch industriellen Kunden. So geht der Trend immer mehr von einer Massenfertigung hin zur Fertigung von Losgröße 1. Auf der einen Seite legt ein Privatkunde beispielsweise Wert auf die gezielte Individualisierung seiner Turnschuhe, um sich von der breiten Masse abzuheben. Der Kunde aus der Industrie hingegen wünscht sich eine individuell für ihn gefertigte Maschine, die exakt auf seine Bedürfnisse ausgerichtet ist. Der Vorteil hierbei ist, dass Produzent und Konsument deutlich näher zusammenrücken. So sendet der Konsument mithilfe von smarten Produkten Nutzungsdaten an den Produzenten. Dieser wiederum kann mit den Nutzungsdaten seine Produkte verbessern und dem Kunden neuartige Services bieten (BMWi, 2020).

Optimierte Logistik

Um Produkte individuell fertigen zu können, ist im Vergleich zur reinen Massenfertigung eine weitaus komplexere Logistik von Nöten. So muss der Lieferant genauestens wissen, zu welchem Zeitpunkt an welcher Stelle welche Menge eines festgelegten Materials vorhanden sein soll. Verwendung hierbei finden Anwendungen aus der Logistik wie die Anlieferung von Materialien nach dem Just in Time (JIT) - Prinzip. Die Besonderheit des JIT - Prinzipes im Vergleich zum Just in Sequence (JIS) - Prinzipes ist, dass beim JIT - Prinzip nur kleinstnotwendige Einheiten in kleinstmöglichen Mengen zu einem möglichst späten Zeitpunkt bereitgestellt werden (Kothe, 2002, S. 2). Das heißt, dass Lieferanten ihre Komponenten nicht im Voraus, sondern unter Vermeidung von Einlagerung direkt „ans Band“ liefern, wie es zum Beispiel in der Automobilbranche mittlerweile Gang und gebe ist.

Um dieser komplexen Aufgabe gerecht zu werden, lassen sich mithilfe von Algorithmen optimale Lieferketten und -wege berechnen. Mithilfe moderner Kommunikationstechnologien melden Maschinen selbstständig, wenn sie neues Material benötigen (BMWi, 2020). Anhand eines Enterprise Resource Planning (ERP) Systems weiß der Lieferant dann genau, welche Menge des Materials in welcher Ausfertigung diese Maschine benötigt. So ermöglicht die smarte Vernetzung einen optimalen Güter- und somit auch Wertfluss.

Dieser Güter- und Wertfluss ist die Grundlage für eine funktionierende Supply Chain (dt.: Lieferkette). Eine Supply Chain ist ein Netzwerk zwischen Lieferanten und Unternehmen, um den gesamten Produktentstehungsprozess (PEP) zu überwachen (Kenton, 2020). Der PEP ist ein Hauptprozess in einem Unternehmen, welcher die verschiedenen Arbeitspakete der Produktentstehung im Kontext des Produktlebenszyklus abbildet. Dies kann sowohl die Neuentwicklung eines Bauteiles als auch das Herstellen eines Produktes aus vielen verschiedenen Komponenten sein.

Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, besteht ein PEP grundsätzlich aus sogenannten Lebensphasen. Diese setzen sich aus den beiden Hauptphasen Produktentstehung sowie Herstellung zusammen. Die Produktentstehung wiederum beinhaltet am Anfang die Forschung. Diese wird zwar nicht von allen Unternehmen unter Eigenregie betrieben, zielt jedoch unter anderem darauf ab, technische Grundlagen sowie Erkenntnisse aus der Nutzung von Produkten zu ergründen und die daraus resultierenden Ergebnisse für sich zu nutzen (Westkämper, 2006, S. 118). Zeitlich überlappend mit der Forschung beginnt die Phase der Produktplanung. Da ein Unternehmen nur dann erfolgreich am Markt bestehen kann, wenn es aus dem Verkauf seiner Produkte höchstmögliche Gewinne erwirtschaftet, ist es nötig, seine Produkte ständig zu verbessern und bei Bedarf zu ersetzen. Wechselnde Trends sowie geänderte Wertevorstellungen der Kunden sind nur zwei von einigen Punkten, welche eine kontinuierliche Produktplanung erfordern, um konkurrenzfähig zu bleiben. Die Produktplanung setzt sich hierbei aus zwei Teilen zusammen. Am Anfang steht die strategische Produktplanung. Hierbei geht es im ersten Schritt darum, mithilfe der sogenannten Geschäftsfeldplanung zukünftige Märkte und Produktstrukturen aus den Unternehmenszielen abzuleiten. Der Fokus hierbei liegt jedoch nicht auf dem einzelnen Produkt, vielmehr geht es darum, die Grundlagen der strategischen Rolle eines neuen Produktes zu definieren (Westkämper, 2006, S. 119). Auch eine Markt- sowie Wettbewerbsanalyse sollte bereits im Voraus stattfinden, um das geplante Produkt optimal gegen mögliche Konkurrenten platzieren zu können.

Sind diese Grundlagen nun definiert, geht es in der operativen Produktplanung um die Überführung der strategischen Ziele in konkrete Produktideen.

Hierbei kommen verschiedene Kreativitätstechnologien wie Brainstorming oder die 635 - Methode zum Einsatz. Nachdem eine Entscheidung über die Verteilung von Ressourcen gefallen ist, geht es im nächsten Schritt um die Gewinnung von Erstkunden, sogenannten Launching Customers (Westkämper, 2006, S. 119 f.). Diese haben die Möglichkeit, den Prozess der Produktentstehung mit der Erstellung eines Lastenheftes zu unterstützen und dabei für den Eigenbedarf wichtige Funktionen zu implementieren.

Hat der (Teil-) Prozess der Produktplanung einige Korrekturschleifen durchlaufen, folgt im nächsten Schritt der sogenannte Produktentwicklungsprozess. Auch dieser wiederum lässt sich in einzelne Phasen zerlegen, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Der Produktentwicklungsprozess beginnt mit der Planungsphase. In dieser wird eine Anforderungsliste erstellt. Als Grundlage für diese wird das Pflichtenheft verwendet. Es beinhaltet die vom Auftragnehmer erarbeiteten Realisierungsvorgaben, die auf der Grundlage des vom Auftraggeber erstellten Lastenheftes aufbauen (Reichel, 2020).

Im Pflichtenheft wird also definiert, wie und womit die Anforderungen des Kunden zu realisieren sind. Dafür enthält es (neben einigen anderen) notwendige quantifizierte Leistungsanforderungen bezüglich Marktsituation, Qualität, Stückzahlen, Liefertermin und Kosten (Linß, 2018).

In der sich an die Planungsphase anschließenden Konzeptionsphase wird das Produkt in seine Teilfunktionen und Funktionsstrukturen untergliedert (Morawetz, 2007, S. 16). Hierfür werden oftmals Wirkprinzipien aus der Natur gesucht und getestet.

So können mithilfe der sogenannten Bionik Phänomene aus der Tier- und Pflanzenwelt Lösungsprinzipien für Bauteile und deren Funktionen entdeckt werden.

Die nachfolgenden zwei Phasen Entwurf und Ausarbeitung lassen sich unter dem Oberbegriff Konstruktionsphase einordnen. Im ersten Teil der Konstruktionsphase (Entwurf) werden die Funktionsträger mithilfe der Grob- und Feingestaltung zu einem Gesamtentwurf zusammengefasst. Dieser Gesamtentwurf wird danach im zweiten Teil der Konstruktionsphase soweit detailliert, dass die daraus entstehenden Konstruktionsunterlagen die Ausgangsbasis für die Arbeitsvorbereitung sowie Fertigung darstellen (Morawetz, 2007, S. 16).

Parallel zur Produktentwicklung im PEP läuft auch die Prozessentwicklung ab. Hierbei erfolgt mithilfe der in der Produktentwicklung angefertigten Konstruktionsunterlagen die Planung der Fertigung und der Aufbau der Produktions-Infrastruktur.

Nach der Prozessentwicklung folgt der zweite Hauptprozess des PEP, die Herstellung. Diese unterteilt sich wiederum in zwei Teilphasen: die Arbeitsplanung und die Fertigung.

Die Arbeitsplanung hat sowohl eine planende als auch eine gestaltende Funktion und lässt sich in die zwei Bereiche Arbeitsablaufplanung sowie Arbeitssystemplanung untergliedern. Hierbei umfasst die Arbeitsablaufplanung die wirtschaftliche Fertigung und Montage von Produkten, wohingegen die Arbeitssystemplanung für die wirtschaftliche Auslegung und Gestaltung von Fertigung und Montage verantwortlich ist (Westkämper, 2006, S. 155). Die wichtigsten Aufgaben im Bereich der Arbeitsplanung sind die Erstellung von Arbeitsplänen, die Programmierung der Maschinen und die Zeit- sowie Kostenplanung der Fertigung. Das Ziel der Arbeitsplanung ist es, den Mitarbeitern der Fertigung und Montage alle nötigen Unterlagen für die zweite Teilphase der Herstellung, der Fertigung, zur Verfügung zu stellen (Westkämper, 2006, S. 155 f.). In dieser zweiten Phase werden dann die Vorgaben der Arbeitsplanung umgesetzt.

Parallel zu den Prozessen der Produkt- und Prozessentwicklung sowie der Arbeitsplanung und Fertigung läuft das Management des Produktlebenslaufes ab.

In Abbildung 3 wird der Zusammenhang zwischen den Phasen des Produktlebenslaufes und den möglichen Fehlern dargestellt. Es ist zu erkennen, dass während des Übergangs zwischen der Produktentstehung sowie der Herstellung ca. 75% der Fehler eines Produktes entstehen. Diese Fehler können zum Beispiel konstruktive und gestalterische Fehler oder Fehler funktioneller Natur sein. Gleichzeitig mit dem Abflachen der Fehlerentstehungskurve steigt die Kurve der Fehlerbehebung. Diese verdeutlicht, dass ungefähr 90% der entstandenen Fehler erst bei der Endprüfung beziehungsweise im Einsatz, also nach dem Marktstart, entdeckt werden und somit erst ab diesem Zeitpunkt behoben werden können. Die dritte Kurve der Grafik stellt die Fehlerkosten dar. So ist zu erkennen, dass ein Fehler während der Produktentstehung mit vergleichsweise geringen finanziellen Mitteln behoben werden kann, während ein Fehler im Einsatz hingegen einen um den Faktor 1000 größeren finanziellen Aufwand bedeutet.

Auffallend ist, dass wie oben bereits angesprochen ein sehr großer Teil der Fehler somit einen sehr hohen finanziellen Aufwand mit sich bringt.

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