Konzepte und Lösungen von morgen

Neue Montagekonzepte - Realisierung von Produktordnungssystemen in der Kleinserienmontage

[05.05.2009]

Foto: Mimi Potter / fotolia.com

Das Forschungsprojekt konzentriert sich auf die Identifikation von neuartigen Montagekonzepten in der Einzel- und Kleinserienmontage komplexer Produkte. Dabei wird das Ziel verfolgt, durch die Entwicklung und Anwendung von Bildungsgesetzen die vielfach in der Massenproduktion realisierten Effekte der Economies of Scale und Scope auch im Bereich der Einzel- und Kleinserienmontage zu realisieren.

Problemstellung

Im Gegensatz zu anderen Produktionsbereichen ist die Montage durch einen hohen Personalkostenanteil geprägt, der in der Großserien- oder Massenfertigung durch zunehmende Automatisierung reduziert werden konnte. In der Kleinserienmontage von KMU ist der Anwendungsbereich von Automatisierungsansätzen jedoch begrenzt. Hier konnte lediglich eine Teil-Automatisierung erreicht werden, die sich im Einsatz von Handhabungsrobotern widerspiegelt. Kleinserienmontagen komplexer Produkte in KMU sind ferner durch Zulieferer-Abnehmer-Beziehungen in Bezug auf die Vormontage von Baugruppen oder Modulen geprägt. Diese Vormontagen können dabei beim Zulieferer, in Industrie-Parks oder auch auf dem Werksgelände des Abnehmers erfolgen. Montagestrukturen in diesem Beziehungsgeflecht müssen sich stetig wandeln und flexibel sein, um auf veränderte Produktstrukturen, Stückzahlen und Abläufe angemessen reagieren zu können. Infolgedessen ist es für die Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit von KMU von essentieller Bedeutung, die Weiterentwicklung der prozessbezogenen und organisatorischen Konzepte in der Montage zu forcieren.

In Bezug auf die Effektivität der Montage von KMU stellt die steigende Komplexität des Produktprogramms ein weiteres Problemfeld dar. Sie resultiert aus steigenden Kundenanforderungen, die sich auf starke Individualisierungstendenzen zurückführen lassen. Die besondere Notwendigkeit für neuartige Ansätze ergibt sich aus der Differenzierungsstrategie vieler KMU, die sich durch kundenindividuelle und komplexe Produkte auf dem internationalen Markt zu behaupten versuchen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn diese Produkte zu international wettbewerbsfähigen Kosten hergestellt werden können. Im Hinblick auf die zukünftige Produktentwicklung und -einführung ist daher das Hauptaugenmerk darauf gerichtet, eine hohe Individualisierung der Produkte bei gleichzeitiger Standardisierung ihrer Module, Komponenten oder Teile zu erreichen. Hier sind stellvertretend die Konzepte der Modularisierung oder der Gestaltung von Produktordnungssystemen zu nennen. Die strukturelle und mengenmäßige Komplexität in der Montage soll durch eine montageorientierte Produktstruktur minimiert werden. Während entsprechende Postponement-Strategien und Konzepte zur Etablierung hochflexibler Produktionsendstufen in der Großserien- und Massenfertigung bereits umgesetzt werden konnten, ist der Durchdringungsgrad in der Kleinserienmontage von KMU als gering einzustufen. Nur ein Teil der Montage konnte bisher hinsichtlich ihrer Komplexität optimiert werden.

Forschungsansatz

Sowohl in der Forschung als auch in der Praxis wird in den letzten Jahren verstärkt eine Integration von Produkt- und Prozessgestaltung gefordert. Vielfach sind diese Ansätze jedoch wenig fundiert, wie einige Beispiele zur Einführung von Postponement-Strategien oder hochflexiblen Produktionsendstufen zeigen. Weiterhin ist festzustellen, dass derartige Ansätze in der Regel auf die Groß- und Massenfertigung ausgerichtet sind, die eine deutlich geringere Komplexität hinsichtlich der Integration der Technologie sowie der Prozess- und Organisationsgestaltung assoziieren.

Daraus resultiert letztlich das hohe Interesse der Industriepartner am Forschungsprojekt. Ziel ist die Entwicklung von anwendbaren Konzepten, die im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens erarbeitet werden. Schwerpunkt ist dabei die Individualisierung der Montage bei gleichzeitiger Standardisierung der Montagesystemelemente. Grundlegend lassen sich die Forschungsschwerpunkte wie folgt beschreiben:

Ein Konzept zur Integration der Produkt- und Prozessgestaltung in der Kleinserienmontage soll entwickelt werden. Bisher fehlen Gestaltungsregeln (Bildungsgesetze), die zur Strukturierung, insbesondere bei unternehmensübergreifenden Montagen, herangezogen werden können. Die Bildungsgesetze sollen des Weiteren dazu beitragen, die identifizierten Konzepte und Ansätze zu quantifizieren.
Innovative Ansätze der Montagegestaltung sollen analysiert und verknüpft werden, angefangen bei möglichen Anlieferkonzepten, über Elemente der Materialkommissionierung, bis hin zu Ansätzen zur Neugestaltung der Montagereihenfolge. Diese Konzepte sind in einen Zusammenhang zu den Bildungsgesetzen der Montage zu bringen und diesbezüglich sowohl qualitativ als auch quantitativ zu bewerten.
Die Gestaltung eines Montagekonfigurationsprozesses soll anhand betriebswirtschaftlicher Kriterien durchgeführt werden, da in der Vergangenheit sehr häufig lediglich rein technische Kriterien berücksichtigt wurden. Daher gilt es darzulegen, welche Kosten- und Leistungsgrößen verbessert werden können.

Der Montagekonfigurationsprozess wird durch phasenspezifische Konzepte und Methoden unterstützt. Im Bereich der Analyse der Ausgangssituation sind beispielsweise die Conjoint Analyse, Wettbewerbsanalysen und Benchmarking als wesentliche Methoden zu nennen. Im Rahmen der Grobplanung werden Konzepte und Methoden zur montagefreundlichen Produkt-, Organisations- und Logistikgestaltung betrachtet. Wesentliche Methoden sind beispielsweise DfA, DfM, Simultaneous Engineering, die Produktklinik sowie Wertstromanalysen und Methoden der PPS. Des Weiteren sind logistische Konzepte wie Just-in-Time, Just-in-Sequence und Kanban zur berücksichtigen. Die Feinplanung beinhaltet die Gestaltung des Aufbaus und der Abläufe des Montagesystems. Sie kann beispielsweise durch Methoden zur Prozessanalyse, die Prozessklinik, Weg-Zeit-Diagramme und Funktionspläne unterstützt werden. Des Weiteren werden Methoden zur Bewertung der Montagekonzepte bei der Gestaltung identifiziert und verwendet.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass das Ziel des Forschungsprojektes die Entwicklung eines methodengestützten Konfigurationsprozesses ist, mit dessen Hilfe Montagekonzepte zur Steigerung der Effizienz und Effektivität in der Kleinserienmontage komplexer Produkte identifiziert und umgesetzt werden können. Das im Rahmen des Projekts zu erarbeitende IT-Tool wird die Überführung in die betriebliche Praxis nachhaltig unterstützen.

Angebot zur Mitarbeit

In das Forschungsprojekt sind zahlreiche Projektpartner aus der Industrie involviert, die sich beispielsweise an Experteninterviews beteiligen. Der Nutzen für die Industriepartner ist dabei vielfältig. Neben der Möglichkeit des intensiven Austausches der teilnehmenden Praxispartner können auch praxisrelevante Themenstellungen seitens der Industrieunternehmen im Rahmen der Forschungsarbeit berücksichtigt werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der individuellen Unterstützung der Unternehmen bei einer optimalen Ausgestaltung der Montage sowie einem erheblichen Erkenntnisgewinn aufgrund einer umfangreichen empirischen Erhebung. Darüber hinaus können geeignete unternehmensspezifische Montagekonzepte durch eine IT-gestützte Szenarienbildung identifiziert werden.

Gerne können sich noch weitere Praxispartner an dem Forschungsprojekt beteiligen. Wenn Ihr Interesse an dem Forschungsvorhaben geweckt worden ist oder Sie noch zusätzliche Informationen benötigen, wenden Sie sich bitte an Univ.-Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Horst Wildemann: prof.wildemann@tcw.de.