Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) Fallbeispiel Prinzipbestimmung“ Fallbeispiel (P1) (P1) –– „„Prinzipbestimmung“ www.uwe-pret.de/prinzip.pdf Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 1 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Bestimmung eines geeigneten Fertigungsprinzips Gegeben ist ein sechs Werkstücke umfassendes Portfolio. Portfolio Ausserdem der aggregierte Herstellungsverlauf als Von-Nach-Matrix sowie die zugehörige Betriebsmitteltabelle (BM-Anzahl und BM-Auslastung). Gefertigt wird in mittleren Serien bei konstantem Nachfrageverlauf. Nachfrageverlauf Bestimmen Sie anhand der Matrix: a) das zugrunde liegende Produktionsfolgeschema! b) grundsätzliche konstruktive und technologische Strukturvarianten! c) Treffen Sie anhand der vorliegenden BM-Kapazitäten (Betriebsmitteltabelle) eine Auswahl eines geeigneten Fertigungsprinzips und begründen Sie durch rechnerische Nachweisführung Ihre Entscheidung! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 2 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Portfolio Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 3 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Von–Nach–Matrix BAZ1;2 - Bearbeitungszentren 1 und 2 M1 bis 5 - Maschinen 1 bis 5 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW ZL T1 bis 6 - Zwischenlager - Teil 1 bis 6 (Werkstücke) © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 4 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe BMr – Betriebsmittelanzahl (rechnerisch) BM – Betriebsmittelanzahl (gerundet; ganzzahlig) Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 5 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Bestimmung eines geeigneten Fertigungsprinzips Gegeben ist ein sechs Werkstücke umfassendes Portfolio. Portfolio Ausserdem der aggregierte Herstellungsverlauf als Von-Nach-Matrix sowie die zugehörige Betriebsmitteltabelle (BM-Anzahl und BM-Auslastung). Gefertigt wird in mittleren Serien bei konstantem Nachfrageverlauf. Nachfrageverlauf Bestimmen Sie anhand der Matrix: a) das zugrunde liegende Produktionsfolgeschema! b) grundsätzliche konstruktive und technologische Strukturvarianten! c) Treffen Sie anhand der vorliegenden BM-Kapazitäten (Betriebsmitteltabelle) eine Auswahl eines geeigneten Fertigungsprinzips und begründen Sie durch rechnerische Nachweisführung Ihre Entscheidung! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 6 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung T1 WE M1 M2 T2 WE BAZ1 WA T3 WE M2 M3 T4 WE BAZ2 WA T5 WE M1 M2 WA T6 WE M2 M3 ZL M5 WA ZL M4 WA M4 WA Produktionsfolgen Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 7 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 8 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Bestimmung eines geeigneten Fertigungsprinzips Gegeben ist ein sechs Werkstücke umfassendes Portfolio. Portfolio Ausserdem der aggregierte Herstellungsverlauf als Von-Nach-Matrix sowie die zugehörige Betriebsmitteltabelle (BM-Anzahl und BM-Auslastung). Gefertigt wird in mittleren Serien bei konstantem Nachfrageverlauf. Nachfrageverlauf Bestimmen Sie anhand der Matrix: a) das zugrunde liegende Produktionsfolgeschema! b) grundsätzliche konstruktive und technologische Strukturvarianten! c) Treffen Sie anhand der vorliegenden BM-Kapazitäten (Betriebsmitteltabelle) eine Auswahl eines geeigneten Fertigungsprinzips und begründen Sie durch rechnerische Nachweisführung Ihre Entscheidung! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 9 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 1 Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Jedes Werkstück bildet eine eigenständige „Teilefamilie“! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 10 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 2a Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Konstruktiv gleiche oder ähnliche Werkstücke bilden Teilefamilien! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 11 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 2b Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Konstruktiv gleiche oder ähnliche Werkstücke bilden Teilefamilien! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 12 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 2c Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Konstruktiv gleiche oder ähnliche Werkstücke bilden Teilefamilien! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 13 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 2d Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Konstruktiv gleiche oder ähnliche Werkstücke bilden Teilefamilien! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 14 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 2e Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Konstruktiv gleiche oder ähnliche Werkstücke bilden Teilefamilien! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 15 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Konstruktive Strukturvariante 3 Teil 1: Welle Teil 2: Küken Teil 3: Zahnrad Teil 4: Buchse Teil 5: Bolzen Teil 6: Zahnrad Alle Werkstücke bilden eine einzige, gemeinsame Teilefamilie! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 16 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 1 T1 WE M1 M2 T2 WE BAZ1 WA T3 WE M2 M3 T4 WE BAZ2 WA T5 WE M1 M2 WA T6 WE M2 M3 ZL M5 WA Linie 1 Linie 2 ZL M4 WA Linie 3 Linie 4 Linie 5 M4 WA Linie 6 Linienfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 17 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 2 T2 WE BAZ1 WA Gruppe 1 T4 WE BAZ2 WA Gruppe 2 T3 WE M2 M3 ZL M4 WA Gruppe 3 T6 WE M2 M3 ZL T5 WE M1 M2 WA M4 WA Gruppe 4 T1 WE M1 M2 M5 WA Gruppenfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 18 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 2 T2 WE BAZ1 WA Einzelplatz T4 WE BAZ2 WA Einzelplatz T3 WE M2 M3 ZL M4 WA Linie T6 WE M2 M3 ZL T5 WE M1 M2 WA M4 WA Reihe T1 WE M1 M2 M5 WA Gruppenfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 19 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 T1 WE T2 WE T3 WE T4 WE T5 WE T6 WE W1 W2 M1 M2 W3 W4 ZL W5 M5 M3 ZL M4 WA M2 M2 WA WA BAZ2 M1 WA WA BAZ1 M2 W6 M3 ZL M4 WA Werkstattfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 20 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 Ideales Funktionsschema (maschinenganau) W1 WE WE W2 ZL W3 W5 W6 W4 WA WA Werkstattfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 21 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 Ideales Funktionsschema (maschinenganau) ZL W1 ZL ZL MM11 WE WE W2 MM22 W5 MM44 BAZ11 BAZ WA WA W6 W3 MM22 W4 MM33 MM55 BAZ BAZ22 Werkstattfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 22 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 Ideales Funktionsschema (maschinenganau) ZL W1 ZL ZL MM11 WE WE W2 MM22 Werkstattfertigung W4 MM44 BAZ11 BAZ WA WA W6 W3 MM22 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW W5 MM33 MM55 BAZ BAZ22 Durchlauf Teil 1 © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 23 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 Ideales Funktionsschema (maschinenganau) ZL W1 ZL ZL MM11 WE WE W2 MM22 Werkstattfertigung W4 MM44 BAZ11 BAZ WA WA W6 W3 MM22 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW W5 MM33 MM55 BAZ BAZ22 Durchlauf Teil 2 © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 24 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 3 Ideales Funktionsschema (maschinenganau) ZL W1 ZL ZL MM11 WE WE W2 MM22 Werkstattfertigung W4 MM44 BAZ11 BAZ WA WA W6 W3 MM22 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW W5 MM33 MM55 BAZ BAZ22 Durchlauf Teil 3 © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 25 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Aufgabe Bestimmung eines geeigneten Fertigungsprinzips Gegeben ist ein sechs Werkstücke umfassendes Portfolio. Portfolio Ausserdem der aggregierte Herstellungsverlauf als Von-Nach-Matrix sowie die zugehörige Betriebsmitteltabelle (BM-Anzahl und BM-Auslastung). Gefertigt wird in mittleren Serien bei konstantem Nachfrageverlauf. Nachfrageverlauf Bestimmen Sie anhand der Matrix: a) das zugrunde liegende Produktionsfolgeschema! b) grundsätzliche konstruktive und technologische Strukturvarianten! c) Treffen Sie anhand der vorliegenden BM-Kapazitäten (Betriebsmitteltabelle) eine Auswahl eines geeigneten Fertigungsprinzips und begründen Sie durch rechnerische Nachweisführung Ihre Entscheidung! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 26 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 1 T1 T2 T3 T4 T5 T6 ? n WE WA BAZ e n i h cZL WE M M M s a m WE WA BAZ m e l b WA M WE oM r P WE M1 M2 M5 WA Linie 1 Linie 2 1 2 4 3 WA Linie 4 2 WE 1 2 M2 M3 ZL M4 Linie 3 Linie 5 WA Linie 6 Linienfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 27 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 1 T1 WE M1 M2 T2 WE BAZ1 WA T3 WE M2 M3 T4 WE BAZ2 WA T5 WE M1 M2 WA T6 WE M2 M3 ZL M5 WA Linie 1 Linie 2 ZL M4 WA Linie 3 Linie 4 Linie 5 M4 WA Linie 6 Linienfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 28 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Nr. 1 2 3 4 5 Betriebsmittel Teil-Nr. BAZ1 BAZ2 M1 M2 M3 M4 6 M5 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW 2 4 1 5 1 3 5 6 3 6 3 6 1 BMr 0,89 0,89 1,02 1,02 0,62 0,36 0,98 0,51 0,32 0,49 0,62 1,94 0,67 0,25 0,92 0,28 0,45 0,73 0,93 0,93 BM Auslastung 1 89% 1 102% 1 98% 2 2 97% 4 1 92% 2 1 73% 2 1 93% © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 29 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 2 T2 WE BAZ1 WA Gruppe 1 T4 WE BAZ2 WA Gruppe 2 T3 WE M2 M3 ZL M4 WA Gruppe 3 T6 WE M2 M3 ZL T5 WE M1 M2 WA M4 WA Gruppe 4 T1 WE M1 M2 M5 WA Gruppenfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 30 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Technologische Strukturvariante 2 T2 WE BAZ1 WA Gruppe 1 T4 WE BAZ2 WA Gruppe 2 T3 WE M2 M3 ZL M4 T6 WE M2 Problem M 2 M M ZL T5 WE M1 M2 3 4 WA Gruppe 3 WA WA Gruppe 4 T1 WE M1 M2 M5 WA Gruppenfertigung Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 31 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Nr. 1 2 3 4 5 Betriebsmittel Teil-Nr. BAZ1 BAZ2 M1 M2 M3 M4 6 M5 Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW 2 4 1 5 1 3 5 6 3 6 3 6 1 BMr 0,89 0,89 1,02 1,02 0,62 0,36 0,98 0,51 0,32 0,49 0,62 1,94 0,67 0,25 0,92 0,28 0,45 0,73 0,93 0,93 BM Auslastung 1 89% 1 102% 1 98% Problem M2 1,00 0,94 2 97% 1 92% 1 73% 1 93% © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 32 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Bewertung (nach Kapazität): - Variante 1 (Linienfertigung) ist wegen fehlender Maschinenkapazitäten nicht geeignet! Es müssten zusätzliche Maschinen beschafft werden. - Variante 2 (Gruppenfertigung) ist kapazitiv nachweislich machbar! Die „Problemmaschine“ M2 ist doppelt vorhanden und kann beiden Teilegruppen mit jeweils einer ausgelasteten Maschine zugeordnet werden. - Variante 3 (Werkstattfertigung) ist möglich, führt auch zu einer guten Betriebsmittelauslastung. Es ergeben sich aber längere Durchlaufzeiten gegenüber Variante 2. Damit sinkt die Produktivität! Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 33 Fabrikplanung – 3. Strukturplanung Fallbeispiel (P1) - Lösung Entscheidung: Gruppenfertigung (Variante 2) Die Gruppenfertigung stellt das Optimum bezüglich des Dilemmas der Ablaufplanung dar: Kurze Durchlaufzeiten bei gleichzeitig guter Auslastung der Betriebsmittel! Die Autonomie der Teilegruppen führt zu weiteren positiven Effekten. Effekten Prof. Dr.-Ing. Uwe Prêt, FB4; WIW © Skript ist urheberrechtlich geschü geschützt Seite 34
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