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Handbuch Produktion
Gienke/Kämpf (Hrsg.):
Carl Hanser Verlag

ISBN 978-3-446-41025-1

Ziele, Strategien und Aufgaben der Produktionsanlagenplanung
Ein Beitrag von Helmuth Gienke und Rainer Kämpf

Thema des Monats Februar 2001
Stand: 02.07.2008

Der Beitrag ist in ähnlicher Form erschienen in: Gienke/Kämpf (Hrsg.): Handbuch Produktion
Carl Hanser Verlag , München Wien, ISBN 978-3-446-41025-1

1 Definition

Produktionsanlagen sind alle Einrichtungen zur Produktion materieller Güter. Die Elemente sind Grundstücke, Bauten, Maschinen, Werkzeuge, Hilfsmittel und die organisatorischen Konzepte.

Die Produktionsanlagenplanung hat die Aufgabe die Zusammenstellung und Gestaltung der Elemente so zu planen und zu realisieren, daß die Produktion der ausgewählten Güter entsprechend den Zielen des Unternehmens mit optimalem Ressourcenaufwand durchgeführt werden kann. Sie hat verschiedene Auslöser:

    - Neue Produkte, die zu einer partiellen oder umfassenden Änderung oder sogar einem Neubau führen können
    - Verlagerung des Standortes aus verschiedenen Gründen (Verschlechterung der Bedingungen am alten Standort durch gesetzliche Auflagen, Verschlechterung der Verkehrsanbindung, ungenügende Anpassungsfähigkeit an wirtschaftliche Produktion )
    - Veraltete Produktionsanlagen ( schlechte Anpassungsfähigkeit, mangelnde Akzeptanz durch die Belegschaft)
    - Rationalisierung mit neuen Maschinen oder Abläufen
    - Neue Produktionsverfahren
    - Ausweitung der Produktion
    - Verringerung der Produktion

Als Folge dieser Auslöser gibt es mehrere Ausprägungen durch die vorgegebenen Bedingungen der Aufgabe:

Produkt definiert und gezielte Einrichtung für dieses Produkt Einrichtung für ein variables Produktspektrum in verschiedenen Graden
Neubau auf leerem Gelände Neubau auf leerem Gelände
Neubau auf bereits benutztem Gelände Neubau auf bereits benutztem Gelände
Vorhandene Anlagen umbauen Vorhandene Anlagen umbauen
Organisation verbessern Organisation verbessern

Zusätzlich kann die Standortsuche Bestandteil der Fabrikplanung sein, die von verschiedenen Einflüssen, wie zum Beispiel Transportkosten, kulturellem Umfeld und gesetzlichen Randbedingungen, bestimmt wird.

Steigende Variantenzahl, ständig neue Materialien, schnelle Entwicklung der Verfahren und der Organisation scheinen die gezielte Einrichtung einer Fabrik auf ein einziges Produkt zur Ausnahme zu machen, tatsächlich aber können die Kostenvorteile einer derartigen Lösung aber so groß sein, daß eine gezielte Anlage wirtschaftlich ist. Ein typisches Beispiel ist das Werk der MCC für den Kleinwagen Smart. Das Werk ist so gestaltet, daß sogar die Zulieferer Fabrikanlagen haben, die quasi Bestandteil des MCC-Werkes und nahtlos in den Materialfluß integriert sind.

Weitere Beispiele für die Ausrichtung der Produktionsanlage auf ein Produkt sind Kraftwerke, Bergwerke, Getränkeabfüllanlagen usw. Alle diese Beispiele sind Anlagen, die Massengüter herstellen. Wenn die gezielte Ausrichtung auf ein Produkt sich durch höhere Produktivität für die erwartete Stückzahl amortisiert, ist es meist sinnvoll, die Anlage zur optimalen Herstellung diese Produktes zu erstellen und auf eine flexible Anpassungsmöglichkeit zu verzichten.

Für die Vorgehensweise zur Planung von Produktionsanlagen kann man ein einheitliches Schema anwenden. Wenn vorhandene Einrichtungen übernommen werden, beispielsweise Standorte oder ganze Anlagenteile, so entfallen die entsprechenden Schritte oder die vorhandenen Einrichtungen sind als feststehende Größen in diesem Prozeß zu berücksichtigen. Der Entwicklungsprozeß kann dann teilweise mehrfach durchlaufen werden, wenn die definierte Form nicht realisiert werden kann, beispielsweise kein optimaler Standort gefunden wird.

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Schema zur Produktionsanlagenplanung

Im ersten Schritt sind die Anforderungen und Ziele präzise zu definieren. Danach wird ein Rahmenkonzept für die Strukturierung der Fertigung erstellt, mit dem die Gestaltung der erforderlichen Flächen und Bauten definiert wird. Danach wird das erforderliche Grundstück ausgewählt. In der nächsten Stufe wird die Materialflußplanung erstellt, die Auskunft über die Struktur der Werkstätten und Aufstellung der Anlagen geben soll. Danach erfolgt die Betriebsmittelaufstellplanung und die Erstellung der Ausführungsplanung. Parallel zu diesen Arbeiten wird die erforderliche Organisation konzipiert.

Für die Produktionsanlagenplanung gibt es eine Fülle von Hilfsmitteln. Moderne Systeme sind Simulationsysteme zur Ablaufsimulation, um das zeitliche Verhalten und den Materialfluß optimal zu gestalten, und Modellierung der Produktionsanlagen mittels Informationstechnik, um Schwachstellen bei der Wegeplanung und der Betriebsmittelaufstellung zu erkennen.

Es ist sinnvoll, die Planung von Produktionsanlagen als Projekt zu gestalten und mit einem gesonderten Team durchzuführen, weil nur so sichergestellt ist, daß die Beteiligten nicht durch die Priorität des Tagesgeschäftes an der erforderlichen Gründlichkeit gehindert werden. Fehlinvestitionen sind bei der Errichtung einer Fabrik an der Tagesordnung, wenn man nicht mit der entsprechenden Sorgfalt plant und die Risiken abschätzt.

2 Rahmenkonzept

Im Mittelpunkt des Rahmenkonzeptes stehen zwei bestimmende Größen, das Produkt und dessen Markt auf der einen Seite und die Unternehmensziele auf der anderen Seite.

Art, Mengen und Lebensdauer des Produktes werden vom Markt bestimmt und der reagiert auf den wirtschaftlichen, emotionellen oder arbeitserleichternden Wert des Produktes im Verhältnis zu Preis, Qualität und Service und die Konjunktur. Um also die voraussichtlich erforderliche Produktionskapazität zu ermitteln, sind die Möglichkeiten des Marktes unter Berücksichtigung der Einflußgrößen zu bestimmen. In Verbindung mit den Unternehmenszielen hat man eine Aussage über die Absatzmengen, Lebensdauer und Zielkosten des Produktes oder des Produktspektrums.

Aufgrund dieser Erkenntnisse kann man die Fertigungsverfahren definieren und eine Abschätzung der voraussichtlichen Anforderungen an die Mitarbeiter, z.B Ausbildungsniveau, Flexibilität treffen. Dies Fragen sind eventuell für die Standortauswahl wichtig. Weiterhin kann die Konfiguration der Maschinen, ein grobes Logistikkonzept und die Konfiguration der Bauten definiert werden.

Eine weitere wichtige Komponente sind die Anforderungen an lokale Vorschriften oder, falls der Standort bereits bestimmt ist, die Überprüfung des bisherigen Konzeptes auf Verträglichkeit mit diesen Auflagen. Dazu gehört auch die Aufstellung der Emissionswerte, die Überprüfung der ökologischen Faktoren, eventuell Kapazitätsplanungen aufgrund zulässiger Betriebszeiten, Anfahrwege und Transportwege, besonders bei Schwertransporten usw.

Die Konfiguration der Anlagen und damit der Bauten wird nicht zuletzt bestimmt durch das logistische Konzept und die organisatorische Gestaltung der Produktion. Bei der Planung einer Fabrikanlage steht die räumliche Anordnung der Betriebsfunktionen im Vordergrund. Basis sind die Gegebenheiten des Grundstückes und der Materialfluß. Diese Tatsache allein unterstreicht die Bedeutung der Planungstätigkeit, die durch die Langfristigkeit ihrer Auswirkungen noch zusätzlich unterstrichen wird.

In allen Planungsfällen liegen Eingangsdaten in mehr oder minder genauem Kenntnisstand und unterschiedlicher Dynamik vor. Als Anordnungskriterium wird in allen Fällen der Materialfluß der jeweiligen Stufe verwendet, um mittels diverser

- manueller Planungsverfahren,
- EDV-gestützter Planungsverfahren

optimale, gute oder überhaupt Anordnungen zu erzeugen. In praktisch allen Planungsfällen ist eine meist erhebliche Anzahl von Randbedingungen bzw. Restriktionen zu beachten, die die prinzipielle Freiheit der Anordnung stark einschränken. Außerdem sind in allen Plänen noch weitere Zielvorstellungen zu verwirklichen, die nur mittelbar durch das Ziel aufwandsminimalen Materialfluß abgedeckt werden und in vielen Fällen sogar gegenläufig sein können.

Der Anstoß für die Änderung des logistischen Konzeptes kann sich aus Problemen im Ist-Zustand ergeben, als da sind:

- hohe Transportkosten,
- schlechte Flächennutzung (niedere Flächenproduktivität),
- Notwendigkeit zum Austausch unwirtschaftlicher Maschinen,
- Technologieschwierigkeiten (Qualität, Kosten, Konkurrenz), Unfälle und Ausfälle im Transportbereich,
- unübersichtliche Verhältnisse im Lager- und Fertigungsbereich,
- verstopfte Verkehrswege, - lange Durchlaufzeiten, - überfüllte Lager,

Aus diesen Anlässen ergibt sich als Zielsetzung meist die Rationalisierung oder Verbesserung der bestehenden Verhältnisse, ohne wesentliche Erweiterungsabsichten.

Daneben steht als globaler Anlaß noch das Wachstum des Betriebes, das eine Erweiterung der Fabrikanlagen erfordert. Meist liegen diesem Anlaß folgende Absichten der Unternehmensleitung zugrunde:

- Einführung neuer zusätzlicher Produkte,
- Produktionssteigerung bei bestehenden Erzeugnissen,
- Aufnahme von Handelswaren.

Allen Anlässen ist gemeinsam daß überlegt und dann entschieden werden muß, ob das gesetzte Ziel, sei es Rationalisierung oder Kapazitätserweiterung, am besten, d.h. am wirtschaftlichsten, durch

- den Neubau einer Fabrikanlage,
- die Erweiterung derselben
- oder durch eine Umstrukturierung

erreicht werden kann. Es werden sicher Fälle auftreten in denen alle Möglichkeiten verfolgt werden müssen, aber häufig ist es durchaus möglich bereits im Vorfeld der Planung eine Entscheidung zu treffen.

3 Anforderungen an Mitarbeiter, Bauten und Maschinen

Das Problem vieler Unternehmen besteht darin, daß sie an der Schwelle zum 21. Jahrhundert die Bürde eines organisatorischen Aufbaus zu tragen haben, der im 19. Jahrhundert entstand und im 20. Jahrhundert gute Dienste geleistet hat. Zukünftig müssen gänzlich neue Wege beschritten werden.

Diese Forderung ist die Ursache für die heutige Unruhe in der Philosophie der Betriebsführung. Toyotas Produktionssystem (Lean Production), die vitale Fabrik, das fraktale Unternehmen, das virtuelle Unternehmen usw. sind Ansätze zur Veränderung. Allen ist gemeinsam: der Schwerpunkt liegt auf der Forderung nach mehr Flexibilität und der damit verbundenen Forderung nach stärkerer Beteiligung des Menschen an allen Unternehmensaktivitäten.

Taylorismus

Vorplanung und Aufteilung der Arbeit in einfache Schritte

Gruppenarbeit

Bildung abgeschlossener Einheiten mit definierten Aufgaben

Schlanke Produktion

(Toyota Production System)

Vermeidung nicht wertschöpfender Tätigkeiten durch kontinuierliche Verbesserung

Fraktale Fabrik

Bildung selbstähnlicher Teams und Führung durch abgesprochene Zielvorgaben für alle Mitarbeiter

Vier Varianten zur Produktionsorganisation

Die Forderung nach Flexibilität im Lieferprogramm und in der Produktion verlangt mehr Flexibilität der Mitarbeiter, sowohl im persönlichen Einsatz als auch in seinen technologischen Aktivitäten. Um dieses zu erreichen, also den Mitarbeiter zu motivieren, sich adäquat zu verhalten, muß er über die Gründe dieser Forderungen informiert sein. Er muß die Unternehmensziele erkennen und verfolgen. Er muß über geänderte Unternehmensziele schnell informiert werden.

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Entwicklung des sozialen Systems in der Produktion

Die Fabrik der Zukunft ist von überschaubaren, autonomen Teams gebildet, die durch Zielorientierungssysteme informiert und motiviert sind und bereit sind, zur Durchsetzung dieser Ziele mit anderen Teams zu kommunizieren. Das erfordert Änderungen des Verhaltens auf allen Führungsebenen, was prinzipiell akzeptiert ist, aber auch eine Änderung aller Schichten des Unternehmensgeschehen in den Ebenen

- Kultur
- Strategie
- soziologisch psychologisches Verhalten
- wirtschaftliche Aspekte
- Information
- Prozesse und Materialfluß

Die Ursache für diese Änderung ist der verschärfte Wettbewerb durch schnelleren Wandel der Fertigungsverfahren und der Organisation, deren Kenntnisse nicht nur durch die verbesserten Kommunikationsmöglichkeiten ( geringere Reisekosten, Internet, globale Kooperationen) schneller verbreitet werden als früher, sondern die auch durch neue Ideen, die infolge der verbesserten Kooperation schneller entwickelt werden sich schneller fortentwickelt als früher.

Dieser Wandel fordert Flexibilität nicht nur von den Mitarbeitern, sondern genauso von den Fabrikanlagen. Es gibt genügend Beispiele aus der Vergangenheit, daß neue Technologien und Organisationsformen bald wieder überholt sind, was sich primär im Austausch von Maschinen und Änderung der Abläufe zeigt, sekundär aber auch die Gestalt und die Anordnung der Bauten, und sogar Standorte schnell veralten läßt, wenn sie nicht flexibel genug gestaltet sind.

Ein signifikantes, allgemeines Beispiel ist der Wandel von Einzelarbeitsplätzen zur Integration mehrerer Arbeitsplätze um die Kooperation zu verbessern, Materialflüsse zu vereinfachen und die Durchlaufzeiten zu senken. Diese Organisation wirkt sich nicht nur als eine Umgruppierung der Maschinen aus, sondern hat Auswirkungen auf alle Bereiche der Produktion, z.B. neue Maschinen und Transportmethoden, vereinfachte Arbeitsvorbereitung, Änderung der Qualitätssteuerung, Arbeitszeit und nicht zuletzt die Anforderungen an die Mitarbeiter, von denen nicht nur Fachkenntnisse, Pflichtgefühl und Arbeitseinsatz gefordert wird, sondern ebenso die Fähigkeit zur Kooperation und zur Übernahme von Verantwortung.

Literatur:

Eversheim, W.; Schuh, G. (Herausgeber): Hütte - Produktion und Management -"Betriebshütte",
            Springer-Verlag, Berlin,  1996
Eversheim, W.: Prozeßorientierte Unternehmensorganisation, Springer-Verlag, Berlin, 1995
Warnecke, H.-J.: Revolution der Unternehmenskultur, Springer-Verlag, Berlin, 1993