Neue Montagekonzepte - Realisierung von Produktordnungssystemen in der Kleinserienmontage

Problemstellung

Auf Grund einer immer stärkeren Kundenorientierung als Folge des hohen Wettbewerbsdrucks diversifizieren zahlreiche Unternehmen ihr Produktspektrum und bedienen zunehmend Nischenmärkte, was in einer immer höheren Anzahl von Varianten resultiert. Die Fertigung und Montage erfolgt in vielen Unternehmen daher häufig nur noch in kleinen Serien. Die Kennzeichen der Kleinserienmontage sind eine geringe Wiederholhäufigkeit von Produktionsschritten, eine geringe Jahresstückzahl, geringe Losgrößen, eine hohe Teilevielfalt und eine kundenauftragsbezogene Montage. Daraus resultieren drei wesentliche Herausforderungen, die die Montage kleiner Serien betreffen: Die Realisierung häufiger Wechsel von Montageaufgaben, komplexe Montageaufgaben und die schwere Planbarkeit von Montageaufgaben.

Neue Konzepte der Montagegestaltung für die Kleinserienmontage müssen demzufolge darauf abzielen, die Auswirkungen, die aus den geänderten Rahmenbedingungen resultieren, zu berücksichtigen. Es ist notwendig, dass die Montageprozesse und -systeme an die sich stetig ändernden Anforderungen flexibel und schnell angepasst werden können, ohne dass die Kosten signifikant erhöht werden. Montagekonzepte müssen außerdem sicherstellen, dass die vom Markt geforderte Produktvielfalt auch in Hochlohnländern effizient realisiert werden kann, um wettbewerbsfähige Preise anbieten zu können. Dazu ist ein ganzheitlicher Ansatz notwendig, der die Gestaltung der Produkte und der Montageabläufe beinhaltet. Neben dem Erfordernis von Effizienzsteigerung und Kostensenkung sind die Flexibilität und die Wandlungsfähigkeit in der Montage zu steigern. Dies ist in Verbindung mit einer Verringerung und Beherrschung der Komplexität in der Montage zu realisieren.

Ziel des Forschungsprojekts war es, auf Basis von empirisch und theoretisch ermittelten Anforderungen einen Montagekonfigurationsprozess zu erarbeiten, der einen praxisorientierten Ansatz darstellt der es insbesondere KMU ermöglicht, strukturiert und methodengestützt ihre Montage zu gestalten und zu verbessern. Dazu wurde im Forschungsprojekt folgenden Fragen nachgegangen:

• Wie ist ein KMU-gerechtes Modell zur Konfiguration der Kleinserienmontage komplexer Produkte unter besonderer Berücksichtigung der KMU-spezifischen Restriktionen und Rahmenbedingungen zu gestalten?
• Welche Einflussgrößen wirken auf die Montagekonfiguration komplexer Produkte und welche Gestaltungsansätze und Methoden sind als effizienz- und effektivitätssteigernde Empfehlungen für die KMU abzuleiten?
• Wie kann der Konfigurationsprozess durch ein bedarfsgerechtes IT-Tool operationalisiert werden, um unter Berücksichtigung der internen und externen Rahmenbedingungen den Montagekonfigurationsprozess zu unterstützen?
• Wie kann das IT-Tool KMU zur Verfügung gestellt werden, um spürbare Impulse zur Stabilisierung der Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsraums Deutschland geben zu können?

Vorgehensweise im Forschungsprojekt

Die theoretische Basis des Forschungsprojekts bildete eine theoretische Analyse bestehender Vorgehensweisen und Ansätze zur Konfiguration der Montage. Dazu wurden in der Literatur vorliegende Vorgehensweisen zur Montageplanung untersucht. Die Montageplanung setzt sich bei allen analysierten Vorgehensweisen aus mehreren Prozessschritten zusammen. Die Planung beginnt jeweils mit der Analyse der zu montierenden Produkte sowie der Randbedingungen des Unternehmens. Das Ergebnis der Analyse zeigt die Anforderungen an das Montagesystem auf. Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen wird ein grober Montageablauf skizziert, der die Fügereihenfolge festlegt. Im nächsten Schritt wird daraus ein Montagesystementwurf entwickelt, der aus der Bestimmung des Montageprinzips und des Groblayouts besteht. Darauf aufbauend wird der Montageablauf detailliert ausgearbeitet und im Anschluss daran wird das Feinlayout des Montagesystems erstellt. In allen Phasen sind dabei kontinuierlich die möglichen Lösungen zu bewerten und auszuwählen. Die analysierten Vorgehensweisen beinhalten die wesentlichen Schritte bei der Montagekonfiguration, es werden jedoch nur bedingt die spezifischen Herausforderungen der Montage in der Kleinserienfertigung bei KMU berücksichtigt.

Um sicherzustellen, dass alle relevanten Gesichtspunkte aus der Praxis bei der Gestaltung des Montagekonfigurationsprozesses berücksichtigt werden, wurden im Rahmen des Forschungsprojekts drei empirische Analysen zur Ermittlung der Anforderungen an den Montagekonfigurationsprozess bei KMU sowie zur Ermittlung von geeigneten Gestaltungsansätzen und Methoden durchgeführt. Dazu wurden 15 Fallstudien aus den Bereich Produkt- und Montagegestaltung analysiert. Die Fallstudien sind sowohl in großen als auch mittelständischen Unternehmen entstanden. Mit Hilfe der Fallstudien konnten Anforderungen und Schwachstellen in den genannten Bereichen identifiziert werden. Eine zweite empirische Erhebung wurde zur Analyse der Anforderungen an die Montagekonfiguration der KMU im Vergleich zu GU durchgeführt. Dazu wurden bei 10 Industriepartnern unter Verwendung eines Analyseleitfadens Expertengespräche zur Analyse der Montage und der Montageplanung durchgeführt. Es konnten die wichtigsten Einflussgrößen, Ziele und Anforderungen der Montageplanung bei KMU und GU identifiziert werden (vgl. nachfolgende Abbildung).

Die dritte empirische Basis bildete eine Expertenbefragung von 72 produzierenden Unternehmen unter Verwendung eines Fragebogens. Das Ergebnis der Befragung war die Parametrisierung der im Rahmen der Expertengespräche identifizierten Einflussgrößen. Zudem wurden erste Gestaltungsansätze und Methoden, die zur Gestaltung des Montagekonfigurationsprozesses bei KMU geeignet sind, ermittelt. Im Ergebnis wurden sowohl Anforderungen an einen Montagekonfigurationsprozess als auch an ein Konzept zur Bewertung von Montagelösungen erarbeitet (vgl. nachfolgende Abbildung)

Ergebnisse des Forschungsprojekts

Die im Rahmen der theoretischen und empirischen Analysen identifizierten Anforderungen und Schwerpunkte zur Konfiguration der Kleinserienmontage wurden in einem theoretischen Modell umgesetzt und berücksichtigt. Die Grundstruktur des Modells wird durch einen Montagekonfigurationsprozess gebildet, der sich aus folgenden fünf Phasen zusammensetzt: „Analyse der Rahmenparameter“, „montage­orientierte Produktgestaltung“, „Montage­or­ga­ni­sa­tions­gestaltung“, „Montagefeinplanung“ und „Wirtschaftlichkeitsbewertung“. Der Phase „montage­orientierte Produktgestaltung“ sind die beiden Gestaltungsbereiche Montageobjektgestaltung und Produktordnungssystemgestaltung zugeordnet. Die Phase „Montagefeinplanung unterteilt sich in die Unterbereiche Materialbereitstellung, Layout/Materialfluss, Mitarbeitereinsatz und qualitätsorientierte Gestaltung. Zur Sicherstellung der Erfüllung der Ziele des Modells wurden Bildungsgesetze definiert, die den Rahmen des Modells bilden. Jeder Phase des Montagekonfigurationsprozesses wurden zudem Gestaltungsansätze und Methoden zugeordnet.

Auf Basis von Literaturanalysen und Expertengesprächen wurden Flussdiagramme erarbeitet, die die Ansätze und Methoden in Abhängigkeit von den unternehmensspezifischen Rahmen­bedingungen und Einflussgrößen systematisieren. Darauf aufbauend können den Unternehmen anforderungsgerechte Gestaltungsempfehlungen je Phase des Montagekonfigurationsprozesses gegeben werden.

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts wurden in einem IT-Tool benutzerfreundlich umgesetzt. Das IT-Tool „Assembly Optimizer“ empfiehlt individuell an die unternehmensspezifischen Rahmenbedingungen angepasste Konzepte und Methoden je Phase des Montage­kon­fi­gu­ra­tionsprozesses. Zudem ist ein Unternehmensvergleich möglich, der die besten Gestaltungs­lösungen vergleichbarer Unternehmen aufzeigt. Die Inhalte und Ziele der empfohlenen Methoden und Gestaltungsansätze sind im IT-Tool integriert. Der Nutzen des IT-Tools liegt darin, dass dem Anwender auf einfache und strukturierte Weise ein geführtes Vorgehen zur Verfügung gestellt wird, mit dessen Hilfe unternehmensspezifische Empfehlungen zur Produkt- und Montageverbesserung gegeben werden. Durch die Realisierung der geeigneten Konzepte kann unternehmensspezifisch sowohl die Effektivität als auch die Effizienz der Kleinserienmontage verbessert werden.

Das IT-Tool steht Ihnen kostenlos unter folgendem Link zur Verfügung:

IT-Tool Assembly Optimizer

Eine Leseprobe des Abschlussberichts finden Sie unter folgendem Link:

Neue Montagekonzepte

Weiterführende Literatur

• Prozesswirtschaftlichkeit
  Controlling logistischer Prozesse durch eine prozessorientierte Leistungsrechnung
• Montagemanagement
  Lösungen zum Montieren am Standort Deutschland
• Effiziente Gestaltung von Produktordnungssystemen
  Eine theoretische und empirische Untersuchung
• Gestaltung von Produktordnungssystemen:
  Methoden zur Schaffung marktgerechter Produktprogramme
• Die modulare Fabrik
  Kundennahe Produktion durch Fertigungssegmentierung