Realisierung einer Fließfertigung in der Komponentenfertigung eines Nutzfahrzeugherstellers

Fließfertigung als integraler Bestandteil Ganzheitlicher Produktionssysteme spielt eine entscheidende Rolle im Rahmen einer effizienten Produktion von Gütern in hohen Stückzahlen. Um einen Fluss zu erreichen, müssen die interdependenten Methoden analysiert und nacheinander eingeführt werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse eines Projektes bei einem Nutzfahrzeughersteller vorgestellt. Es wurde eine Fertigungseinheit betrachtet, die eine Vorfertigung mit einer hohen Variantenanzahl darstellt. Auf Basis einer umfangreichen Analyse wurden Maßnahmen abgeleitet, die im späteren Projektverlauf auch sukzessive umgesetzt worden sind

Planung und Optimierung von Fließmontagesystemen: ein Beitrag unter Berücksichtigung sich ändernder Anforderungen an Prozesszuverlässigkeit, Produktqualität und Flexibilität

Ursprünglich zielte die Gestaltung von Montagesystemen in Form von Fließsystemen auf eine gleichmäßig hohe Stückzahl eines einzelnen Produkts bei hohem Automatisierungsgrad ab. Aus Gründen wie z.B. ständig zunehmende Anforderungen durch Kundenwünsche oder Absatzveränderungen sind Montageprozesse fortwährend an die veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. Derartige Anforderungen haben Auswirkungen auf Struktur und Gestaltung von Fließmontagesystemen. So gewinnen bei der Planung solcher Systeme Gesichtspunkte wie z.B. Redundanz, Pufferung und die Integration von Qualitätsstationen an Bedeutung. Entwickelt werden daher neue Methoden zur Verbesserung der Konfiguration bzw. des Betriebs von Nachbearbeitungsschleifen, der konvergierenden bzw. divergierenden und parallelen Strukturen. Die entwickelten Strukturen weisen mehr Vorteile bezüglich Flexibilität, Redundanz, Verfügbarkeit, Nutzungsgrad und Pufferkapazitäten im Vergleich zu konventionellen Strukturen auf.Dieser Publikation liegt die Arbeit mit dem Titel „Beitrag zur Planung und Optimierung von Fließmontagesystemen unter Berücksichtigung sich ändernder Anforderungen, insbesondere an Prozesszuverlässigkeit, Produktqualität und Flexibilität“ [urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014000104] zu Grunde, die der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Ilmenau als Dissertation vorgelegen hat.Auch im Buchhandel erhältlich: Planung und Optimierung von Fließmontagesystemen - Ein Beitrag unter Berücksichtigung sich ändernder Anforderungen an Prozesszuverlässigkeit, Produktqualität und Flexibilität / Ayman Al Khateeb Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2014. - XXIV, 187 S. ISBN 978-3-86360-101-0 Preis (Druckausgabe): 17,80

Beitrag zur Planung und Optimierung von Fließmontagesystemen unter Berücksichtigung sich ändernder Anforderungen, insbesondere an Prozesszuverlässigkeit, Produktqualität und Flexibilität

In the Mixed-Model-Production different variants can be manufactured on the same flow system in random order and with insignificant setup times (batch size of one). The differentiation of products can be delayed until their assembling and then be executed by starting from a basic model. However, as an interface between costumers and the manufacturing, flow assembly systems should compensate internal (processing time fluctuations, machine breakdowns) and external factors (order fluctuations, changes in sales). Alongside economic effectiveness characteristics such as adherence to delivery dates, flexibility and quality are to be observed. Therefore aspects like redundancy, buffering and the integration of quality stations gain importance for the planning phase of such systems. A literature survey shows that there are mainly deficits of the configuration methods of rework-loops and of planning methods in order to cope with over- and under-capacities.Therefore, a new method for the configuration of rework-loops is developed, in which the cycle time is not calculated based on the annual volume, but on the cycle time of the flow lines associated with them. This method can also be used in the planning of converging and diverging structures.To increase the flexibility, the parallel structure is thoroughly investigated by considering external and internal factors. Subsequently, a review of key criteria is carried out to be used to compare the parallel structure with a serial structure.Due to the resulting improvements in the parallel elastic structure, further development of this structure is achieved. As a result, it is proposed to connect the parallel stations through common buffers. By means of the new method, the buffers are better utilized. Consequently, the overall utilization degree and throughput increase, while the buffer sizes reduce significantly.To develop the solution statements and to carry out the investigations in this work, both the analytical approach and simulation are used.In der Variantenfließfertigung können unterschiedliche Produktvarianten in einem Fließsystem in beliebiger Reihenfolge und mit unerheblichen Umrüstzeiten (Losgröße eins) hergestellt werden. Die Differenzierung von Produkten lässt sich bis zur Montage hinauszögern und dort ausgehend von einem Basiserzeugnis realisieren. Als Schnittstelle zwischen Endkunden und Fertigung sollten die Fließmontagesysteme jedoch interne (Bearbeitungszeitschwankungen, Störungen) und externe Einflussgrößen (Auftragsschwankungen, Absatzveränderungen) kompensieren. Neben der Wirtschaftlichkeit müssen Kenngrößen wie z.B. Termintreue, Flexibilität und Qualität beachtet werden. So gewinnen bei der Planung solcher Systeme Gesichtspunkte wie z.B. Redundanz, Pufferung und die Integration von Qualitätsstationen an Bedeutung. Eine Literaturrecherche verdeutlicht, dass es vor allem Defizite bei der Konfiguration von Nachbearbeitungsschleifen und in Planungsmaßnahmen zur Bewältigung von Über- und Unterkapazitäten gibt.Entwickelt wird daher eine neue Methode zur Konfiguration von Nachbearbeitungsschleifen, mittels welcher die Taktzeit nicht basierend auf der Jahresstückzahl berechnet wird, sondern anhand der Taktzeit der mit ihnen verbundenen Fließlinien. Diese Methode lässt sich auch bei der Planung konvergierender und divergierender Strukturen verwenden.Zur Erhöhung der Flexibilität wird unter Betrachtung der externen und internen Einflussgrößen die parallele Struktur untersucht. Anschließend wird eine Bewertung von wesentlichen Kriterien für den Vergleich von parallelen mit seriellen Strukturen durchgeführt.Aufgrund der sich ergebenden Verbesserungen der parallelen elastischen Struktur, wird eine weitere Entwicklung dieser Struktur erzielt. Im Ergebnis wird vorgeschlagen, die parallelen Stationen durch gemeinsame Puffer zu verbinden. Mithilfe dieser neuen Methode werden die Puffer besser ausgenutzt. Demzufolge erhöht sich der Gesamtnutzungsgrad bzw. Durchsatz und zugleich reduzieren sich die Puffergrößen erheblich.Zur Entwicklung der Lösungsansätze und zur Durchführung der Untersuchungen werden in dieser Arbeit sowohl analytischer Ansatz als auch Simulation benutzt

Assignment of Customer-Specific Orders to Plants with Mixed-Model Assembly Lines in Global Production Networks

Build-to-order series production is gaining increasing importance as markets demand customer-specific product variants. Orders have to be assigned to plants and periods in global production networks and then to lines and cycles. Consequently, respective workloads as well as supplied materials have to be balanced due to limitations in resource capacities. As first step planning defines the solution space for second step planning, this paper introduces a mathematical model for order assignments to plants and periods anticipating assignments to lines and cycles. Given that orders are not fully specified for first step planning, the approach includes provisions for dealing with uncertainty

Robuste Auftragsplanung in Produktionsnetzwerken – Mittelfristige Planung der variantenreichen Serienproduktion unter Unsicherheit der Kundenauftragskonfigurationen

Die Produktion variantenreicher Produkte wie Flugzeuge und Automobile in Produktionsnetzwerken stellt Unternehmen vor die Herausforderung in der mittelfristigen Produktionsplanung auch bei noch nicht vorliegenden Kundenauftragskonfigurationen optimale Entscheidungen zu treffen. Ziel der Dissertation ist daher die Entwicklung eines Lösungsansatzes zur mittelfristigen Auftragsplanung in Produktionsnetzwerken der variantenreichen Serienproduktion unter Unsicherheit der Kundenauftragskonfigurationen. Indem mittelfristig noch nicht vorliegende und somit unsichere Kundenauftragskonfigurationen antizipiert und bei der Auftragsplanung berücksichtigt werden, kann eine robuste und somit möglichst optimale Planung unter Unsicherheit erfolgen. Im Rahmen der Dissertation werden die beiden Fälle betrachtet, dass zum mittelfristigen Planungszeitpunkt entweder Kundenaufträge mit unsicheren Auftragskonfigurationen oder keine Kundenaufträge vorliegen. Im letzteren Fall wird ebenso wie im ersteren eine auftragsbasierte Planung und zwar durch Planaufträge verfolgt, um auch ohne Kundenaufträge eine zeitliche Durchgängigkeit zwischen dem mittel- und kurzfristigen Planungshorizont zu ermöglichen. Die Planungsaufgabe der Auftragsgenerierung besteht daher im Falle von Kundenaufträgen in der Generierung von Szenarien hinsichtlich deren Auftragskonfigurationen und im Falle von nicht vorliegenden Kundenaufträgen in der Generierung von Planaufträgen für Märkte. Darauf folgend werden die generierten Aufträge robust ins Produktionsnetzwerk eingeplant. Eingehende Kundenaufträge können schließlich den eingeplanten Planaufträgen robust zugeordnet werden. Zur Validierung des Lösungsansatzes im Flugzeugbau werden zur Einplanung vorliegender Kundenaufträge ins Produktionsnetzwerk der Airbus A320-Produktfamilie Szenarien hinsichtlich deren unsicheren Auftragskonfigurationen generiert. Hierbei werden auf den Auftragskonfigurationen basierende Arbeitslasten in der Endmontage repräsentativ abgebildet und ein Worst-Case-Szenario hinsichtlich der maximalen Arbeitslast generiert. Die Auftragseinplanung ins Produktionsnetzwerk erfolgt schließlich durch ein robustes Szenarienmodell. Robustheit hinsichtlich der Arbeitslasten wird einerseits durch Flexibilitätskosten und andererseits durch Wandlungskosten ermöglicht. Im Automobilbau werden Planaufträge unter Berücksichtigung von Baubarkeitsregeln und Einbauraten bezüglich Produktoptionen generiert und ins Produktionsnetzwerk optimal eingeplant. Durch den Eingang von Kundenaufträgen nach der Auftragseinplanung wird die Unsicherheit über die gewünschten Auftragskonfigurationen aufgelöst. Die Kundenauftragszuordnung zu Planaufträgen erfolgt durch ein Optimierungsmodell, das die zur Verfügung stehende Rekonfigurationsflexibilität der Materialbedarfs-, Produktions-, Distributions- und Absatzplanung berücksichtigt. Im Sinne der Robustheit wird die Flexibilität durch Minimierung entsprechender Kosten in möglichst geringem Umfang genutzt. Insgesamt leistet der entwickelte Lösungsansatz einen Beitrag zur robusten Auftragsplanung in Produktionsnetzwerken der variantenreichen Serienproduktion bei mittelfristig unsicheren Auftragskonfigurationen

Variant flexibility in assembly line balancing under the premise of feasibility robustness

The final assembly of vehicles is frequently designed as a mixed model line which produces effectively at a fixed ratio of variants. Market forecasts indicate a volatile future demand for different types of vehicles such as electrified vehicles. The resulting uncertainty of demand affects the task of line balancing assembly lines. This paper presents a new planning method to provide decision support for line balancing with inherent variant flexibility while maintaining feasibility robustness. Therefore a combined approach of scenario analyses and line balancing optimization is developed. This approach is applied to a use case in automotive industry

Variantenvielfalt: definitorische Überlegungen zu einem zentralen Begriff des Variantenmanagements

Variantenmanagement wird üblicherweise verstanden als die Steuerung bzw. Beherrschung einer hohen Variantenvielfalt. Als Grundlage für ihr Management ist dabei ein einheitliches Verständnis des Begriffs Variantenvielfalt von hoher Bedeutung. Aus diesem Grund steht die begriffliche Analyse der Variantenvielfalt im Fokus des Arbeitsberichts. Dazu wird der Begriff in seine Bestandteile zerlegt und zunächst die Teilbegriffe Variante und Vielfalt getrennt voneinander untersucht. Neben der Diskussion bestehender Definitionen des Begriffs Variante wird dieser gegenüber Standards bzw. Standardprodukten abgegrenzt. Bei der Klärung des Begriffs Vielfalt wird auch die Möglichkeit, den Begriff synonym zu Varietät zu verwenden, diskutiert. Als Ergebnis der Analyse beider Teilbegriffe werden jeweils eigene Definitionen von Variante und Vielfalt erarbeitet. Dabei hebt sich insbesondere die eigene Definition von Vielfalt von den üblichen Aussagen der Literatur ab, die unter Vielfalt (nur) eine hohe Anzahl der Elemente einer Menge verstehen. Hier wird jedoch auch dem Grad der Unterschiedlichkeit (ihrer Streuung) eine hohe definitorische Relevanz beigemessen. Auf der Grundlage der beschriebenen Bedeutungsanalyse der beiden Teilbegriffe wird schließlich der Gesamtbegriff Variantenvielfalt (in einer Kurz- und einer Langversion) definiert