1. Produktionsfaktor „Mensch“

Zusammenfassung

Die menschliche Arbeitskraft ist ein Kernelement betrieblicher Gütererzeugung. Aus arbeitswissenschaftlicher Sicht wirken eine Vielzahl von Faktoren auf die Leistungsfähigkeit und -bereitschaft eines Mitarbeiters. Neben Arbeitsaufgabe, Arbeitsmethode, Arbeitsplatz, Arbeitsumgebung und Arbeitszeit spielt das Arbeitsentgelt im Hinblick auf die Motivation und Leistungsbereitschaft der Mitarbeiter eine bedeutende Rolle. Die Aufgaben dieses Kapitels konzentrieren sich auf die notwendigen Schritte für die Ermittlung und den Vergleich von Arbeitsentgelten.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

2. Produktionsfaktor „Betriebsmittel“

Zusammenfassung

Der Produktionsfaktor „Betriebsmittel“ umfasst alle Potentialfaktoren wie Maschinen, Anlagen und Werkzeuge. Jede Form der Betriebsmittelorganisation (z. B. Werkstatt, Fließband) kommt mit einem spezifischen Set an Detailproblemen. Beispielsweise erfordert eine Werkstattfertigung u. a. die Durchführung einer separaten Layoutplanung und die Fließbandfertigung eine mitunter komplexe Fließbandabstimmungsplanung. In diesem Kapitel wird eine Auswahl der Detailprobleme, der sich ein Produktionswirt bei der Betriebsmittelplanung gegenübersieht, thematisiert und ihre rechnerische Lösung erarbeitet.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

3. Produktionsfaktor „Material“

Zusammenfassung

Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe sind die Ausgangsstoffe der Güterproduktion. Da Materialkosten häufig einen maßgeblichen Anteil der Gesamtkosten eines Produktes ausmachen, ist die richtige Bewirtschaftung des Produktionsfaktors „Material“ von hoher Bedeutung. Eine in diesem Zusammenhang oftmals angewandte Maßnahme ist die Standardisierung von Werkstoffen, Baugruppen, Zwischen- und Endprodukten mithilfe von Normung und Typung. Dieses Kapitel fokussiert auf die Aufgabe der Materialklassifikation zur Ermittlung einer betriebswirtschaftlich sinnvollen Dispositionsstrategie und zur Lenkung von Management-Aufmerksamkeit. Hierzu dienen die ABC- und die XYZ-Analyse.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

4. Grundlage des dispositiven Faktors: Information

Zusammenfassung

Für die Steuerung eines Betriebs werden tagtäglich viele Informationen benötigt und verarbeitet. Im operativen Bereich handelt es sich dabei maßgeblich um Informationen, die für den zielgerichteten Einsatz der Produktionsfaktoren „Mensch“, „Betriebsmittel“ und „Material“ notwendig sind. Zwei besondere Informationsträger verknüpfen diese drei Produktionsfaktoren und ermöglichen eine genaue Produktionsplanung: Stücklisten und Arbeitspläne. Im Rahmen der folgenden Aufgaben wird die Erstellung von Stücklisten sowie ihre Auswertung hinsichtlich der Ermittlung von Sekundärbedarfen thematisiert.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

5. Produktionsplanung: Lineare Programmierung

Zusammenfassung

Im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung können mithilfe der Linearen Programmierung mehrere Planungsaufgaben unterstützt werden. Exemplarische Planaufgaben behandeln die Verteilung der endlichen Kapazitäten von „Mensch“, „Betriebsmittel“ und „Material“ auf eine Reihe herzustellender Produkte/Produktgruppen, um den Deckungsbeitrag zu maximieren. In diesem Kapitel wird die Formulierung und Lösung linearer Optimierungsprobleme thematisiert. Im Detail werden die grafische Lösung, die Anwendung des Simplex-Algorithmus sowie die Auswertung von Antwort- und Sensitivitätsberichten aus Standard-Software-Paketen geübt.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

6. Produktionsplanung: Bedarfsrechnung

Zusammenfassung

Die Bedarfsrechnung ermittelt auf Basis historischer und aktueller Informationen, wie viel Stück von welchem Endprodukt in welcher Periode benötigt werden. Hierfür werden unterschiedliche Prognoseverfahren eingesetzt. In diesem Kapitel werden die Verfahren der linearen Regression, des gleitenden Durchschnitts, der exponentiellen Glättung (erster, zweiter und dritter Ordnung) und der Durchschnittsprozentmethode thematisiert. Die Passung eines Prognoseverfahrens wird anschließend anhand verschiedener Kennzahlen (MSE, MAD, MAPE, Tracking Signal) bewertet.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

7. Produktionsplanung: Materialbedarfsplanung

Zusammenfassung

Die Materialbedarfsplanung dient der Ermittlung der für die Durchführung des Produktionshauptprogramms notwendigen Mengen an Rohstoffen und Vorprodukten. Das Ergebnis der Materialbedarfsplanung sind die zu Losen zusammengefassten, vorterminierten Nettosekundärbedarfe der für die Realisierung des Produktionsprogramms benötigten Materialien.

Die einzelnen Schritte der Materialbedarfsplanung sind das Thema dieses Kapitels. Zuerst werden die Bruttobedarfe mithilfe von deterministischen oder stochastischen Verfahren ermittelt und anschließend die daraus resultierenden Nettobedarfe (= Bruttobedarf abzüglich Lagerbestände) bestimmt.

Nachdem für diese Nettobedarfe eine Vorlaufzeitverschiebung vorgenommen wurde, um eine rechtzeitige Lieferung/Fertigstellung der einzelnen Materialien sicherzustellen, werden diese im Rahmen der Losgrößenplanung zu kostengünstigen Losen zusammengefasst. Je nach Situation kann es vorteilhafter sein, wenige große Lose oder viele kleine Lose zu bilden. Für die Losgrößenplanung gibt es statische (z. B. das Modell der Economic Order Quantity = EOQ) und dynamische Losgrößenmodelle (z. B. das Silver-Meal-, Least-Unit-Cost-, und das Part-Period-Balancing-Verfahren sowie der Wagner-Within-Algorithmus).

Nach Abschluss dieses Kapitels können Sie …

1)

… eine vorlaufverschobene Nettobedarfsplanung durchführen.

2)

… mithilfe der gestuften Bedarfsermittlung terminierte Nettobedarfe sowie Fertigungsaufträge bestimmen.

3)

… optimale Losgrößen mithilfe des EOQ-Modells berechnen.

4)

… die kostenoptimale Lospolitik und die daraus entstehenden Gesamtkosten mithilfe verschiedener dynamischer Verfahren berechnen (Silver-Meal-, Least-Unit-Cost-, Part-Period-Balancing-Verfahren und Wagner-Within-Algorithmus).

5)

… den Einfluss von Bedarf, Bestell- und Lagerkosten auf die Losgrößenentscheidung erklären.

Das Lehrbuch „Produktionswirtschaft: Planung, Steuerung und Industrie 4.0“ (Florian Kellner, Bernhard Lienland, Maximilian Lukesch, 3. Auflage, Springer Gabler, 2022) vermittelt die für die Bearbeitung dieser Aufgaben nötigen theoretischen Grundlagen in Kapitel 3.3.5 „Materialbedarfsplanung“.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

8. Produktionssteuerung: Reihenfolgeplanung

Zusammenfassung

Die Produktionssteuerung befasst sich mit der Umsetzung des zuvor geplanten Fertigungsprogramms. Dabei wird in drei Schritten vorgegangen: Nachdem der Auftrag im Zuge der Aufteilungsplanung dem konkreten Arbeitssystem (Mitarbeitern und Maschinen) zugeordnet wurde (Schritt 1), beschäftigt sich die Reihenfolgeplanung (Schritt 2) damit, wann der Auftrag an welchem Arbeitssystem bearbeitet werden soll. Nach dem Abschluss der Reihenfolgeplanung ist die Planungsphase beendet und die Realisierungs- und Steuerungsphase, die von der Auftragsüberwachung (Schritt 3) begleitet wird, beginnt. Mithilfe kontinuierlicher Soll-Ist-Vergleiche im Rahmen der Betriebsdatenerfassung wird die Ausführung des Auftrags überwacht, um im Falle einer Abweichung rechtzeitig eingreifen zu können.

Im Folgenden wird die komplexe Aufgabenstellung der Reihenfolgeplanung näher betrachtet. Hier soll die zielspezifische optimale Zuordnung von N Aufträgen auf M Maschinen unter Beachtung verschiedener Restriktionen gewährleistet werden. Dabei kann das Ziel bspw. die Minimierung der Durchlaufzeit oder die Maximierung der Kapazitätsauslastung sein.

Je nach Ausprägung der Elemente N (Anzahl der Aufträge), M (Anzahl der Maschinen), O (Organisationstyp der Fertigung) und Z (Zielfunktion) bieten sich für die Reihenfolgeplanung verschiedene Lösungsverfahren an, zum Beispiel die (begrenzte) Enumeration, verschiedene Prioritätsregelverfahren oder der Johnson- und Jackson-Algorithmus. Je nach Zielfunktion eignen sich manche Verfahren besser als andere. Die Ergebnisse dieser Lösungsverfahren können mithilfe eines Auftragsfolge-Gantt-Diagramms visuell dargestellt werden.

In den Aufgaben dieses Kapitels soll die optimale Zuordnung verschiedener Aufträge auf Maschinen unter Berücksichtigung gegebener Ziele bestimmt werden. Dabei sollen die verschiedenen Lösungsansätze passend zum Produktionstyp angewendet, in Gantt-Diagrammen visualisiert und miteinander verglichen werden.

Nach Abschluss dieses Kapitels können Sie …

1)

… eine Reihenfolgeplanung mithilfe verschiedener Prioritätsregeln durchführen.

2)

… eine Reihenfolgeplanung mithilfe des Johnson-Algorithmus durchführen.

3)

… eine Reihenfolgeplanung mithilfe des Jackson-Algorithmus durchführen.

4)

… die Ergebnisse verschiedener Lösungsverfahren miteinander vergleichen.

Das Lehrbuch „Produktionswirtschaft: Planung, Steuerung und Industrie 4.0“ (Florian Kellner, Bernhard Lienland, Maximilian Lukesch, 3. Auflage, Springer Gabler, 2022) vermittelt die für die Bearbeitung dieser Aufgaben nötigen theoretischen Grundlagen in Kapitel 3.3.8 „Produktionssteuerung“.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

9. Das Konzept der „Industrie 4.0“

Zusammenfassung

Die steigenden Ansprüche an die Flexibilität von Produktionssystemen erschweren die Planung effizienter Produktion. Die dem Konzept der Industrie 4.0 zugeschriebenen Methoden und Technologien sollen dazu beitragen, den Konflikt zwischen der Flexibilisierung (qualitative und quantitative Flexibilität) und Rationalisierung (gleichbleibende Stückkosten) der Produktion zu lösen. Dies soll in maßgeblicher Form durch den Einsatz moderner Technologien in der Produktion geschehen.

Die These der Industrie 4.0 besteht darin, dass durch die Steigerung des Grades an Digitalisierung, Automatisierung sowie Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Akteure die Komplexität der Aufgabe, flexible und stückkostenstabile Produktionssysteme zu gestalten, bewältigt werden kann. Ein Unternehmen der Industrie 4.0 erzeugt in seinem Produktionssystem ein hoch verdichtetes Informationsnetz, das es zur Planung und Durchführung der Produktion sinnvoll auswertet.

Die der Industrie 4.0 zugeschriebenen Technologien und Methoden tragen das Potenzial, die Planung und Steuerung von Produktionssystemen in vielerlei Hinsicht nachhaltig zu verändern:

Cyber-physische Systeme streben eine enge Verknüpfung der physischen Produktionsebene (z. B. Mitarbeiter, Maschinen, Behälter, Transporteinheiten) mit der informationstechnischen Ebene (z. B. Software, digitalisierte Daten, Hardware wie Datenbanken und Server) an, durch die eine Effizienzsteigerung in der Produktion herbeigeführt werden soll.
Durch das „Internet of Things“, „Ubiquitous Computing“, Sensoren und Aktoren sollen leblose Akteure der Wertschöpfungskette „autonomisiert“ werden.
Big Data und Analytics versuchen, das Informationsnetz auf Muster hin zu untersuchen, um Effizienzverbesserungen herbeizuführen.
Mithilfe von Cloud Computing wird es möglich, die Datenmenge von Big Data abzuspeichern und zu verarbeiten.

Industrie 4.0 ist kein „Rechenthema“ – sinnvoller ist es, sich auf konzeptioneller Ebene mit Industrie 4.0 und ihren betriebswirtschaftlichen Implikationen zu beschäftigen. Daher werden in diesem Kapitel mehrere fiktive Text-Fallstudien gegeben, die anhand einer Reihe von Aufgabenstellungen analysiert werden sollen. Diese Fallstudien beschreiben unterschiedliche Unternehmen und wie diese Technologien und Methoden der Industrie 4.0 einsetzen.

Nach Abschluss dieses Kapitels können Sie …

1)

… den Einsatz eines Manufacturing Execution Systems (MES) erklären.

2)

… den Begriff der cyber-physischen Systeme konkretisieren und die betriebswirtschaftliche Wirkung ihres Einsatzes beschreiben.

3)

… den Nutzen von Big Data, Analytics und Cloud Computing für die Produktionswirtschaft erklären.

Das Lehrbuch „Produktionswirtschaft: Planung, Steuerung und Industrie 4.0“ (Florian Kellner, Bernhard Lienland, Maximilian Lukesch, 3. Auflage, Springer Gabler, 2022) vermittelt die für die Bearbeitung dieser Aufgaben nötigen theoretischen Grundlagen in Kap. 4 „Einführung in das Konzept der ‚Industrie 4.0‘“.

Maximilian Lukesch, Florian Kellner

Springer Professional

Übungsbuch Produktionswirtschaft

Planung, Steuerung und Industrie 4.0

Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Produktionsfaktor „Mensch“

2. Produktionsfaktor „Betriebsmittel“

3. Produktionsfaktor „Material“

4. Grundlage des dispositiven Faktors: Information

5. Produktionsplanung: Lineare Programmierung

6. Produktionsplanung: Bedarfsrechnung

7. Produktionsplanung: Materialbedarfsplanung

8. Produktionssteuerung: Reihenfolgeplanung

9. Das Konzept der „Industrie 4.0“

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